EP3301362B1 - Method of controlling turbulent flows - Google Patents

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EP3301362B1
EP3301362B1 EP16191924.6A EP16191924A EP3301362B1 EP 3301362 B1 EP3301362 B1 EP 3301362B1 EP 16191924 A EP16191924 A EP 16191924A EP 3301362 B1 EP3301362 B1 EP 3301362B1
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EP
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flow
actuator
signal
duct
air
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Rainer Lochschmied
Mike Schmanau
Bernd Schmiederer
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Siemens AG
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Definitions

  • Fluctuations in the air ratio ⁇ occur due to changes in air temperature and / or air pressure. Combustion devices are therefore set with an excess of air. This measure serves to avoid unsanitary combustion. A disadvantage of the adjustment of combustion devices to an excess of air is a reduced efficiency of the system.
  • Speed sensors and air pressure switches can also be used to measure the air throughput.
  • a disadvantage of speed sensors is that they are not sensitive to fluctuations in air temperature and air pressure.
  • a disadvantage of air pressure switches is that air pressure monitoring is only possible at a certain pressure. After all, by using several switches, air pressure can be monitored at several pressures. However, readjustment in the entire operating range of the combustion device has hitherto hardly been possible. A solution for adjustment at one point has also previously required two units.
  • EP1236957B1 was issued on November 2, 2006 and deals with the adaptation of a burner-operated heater to an air-exhaust system.
  • EP1236957B1 discloses a pressure sensor / air mass sensor 28 which is arranged in the air supply 14 or exhaust gas discharge of a heating device.
  • a controller 30 regulates a blower 26 based on the signal from the sensor 28.
  • An operating characteristic curve 40 is stored in order to adjust the instantaneous air volume flow to a required air volume flow.
  • a temperature sensor 35 is provided to improve the control behavior in the event of large temperature differences and with regard to emergency running properties.
  • EP2556303B1 is issued on February 24, 2016 and deals with a pneumatic system with mass balancing.
  • EP2556303B1 discloses a Venturi nozzle 5, which generates negative pressure, with a mass flow sensor 6 in an additional channel 7.
  • a controller 9 regulates the speed of a blower 1 as a function of the signal from the sensor 6.
  • German patent DE102004055715B4 was issued on March 22, 2007 and deals with the setting of the air ratio of a combustion device. According to DE102004055715B4 an air mass flow m L is adjusted to an increased value so that hygienic combustion occurs.
  • Other methods for controlling a burner device are from the EP1243857 , the DE102010010952 and the US2009 / 111065 known.
  • the aim of the present disclosure is to improve the regulation of flows in combustion devices, in particular in the presence of turbulence.
  • the present disclosure teaches an improved method for controlling a burner device according to claim 1.
  • the quantity setting of one or more actuators for setting the air flow is determined from a given air flow via a respectively stored functional relationship.
  • One of the actuators for setting the air flow is regulated with the aid of the flow sensor in the side channel in such a way that the predetermined value of the air flow is reached.
  • the quantity setting of the fuel and the air flow are assigned to one another. This can be done either by a fixed assignment and / or by an assignment as a result of a ⁇ regulation.
  • the burner output is determined via the air flow, which is determined via the mass flow sensor in the side channel. With the aid of the mass flow sensor, influences such as air temperature and / or barometric pressure on the air are compensated. If the air ratio ⁇ is kept constant by means of a control system, the burner output remains (almost) the same regardless of the type of fuel.
  • FIG. 1 shows a system comprising a burner 1, a heat consumer 2, a blower 3 with adjustable speed and a motor-adjustable flap 4.
  • the motor-adjustable flap 4 is arranged after the air inlet 27.
  • the heat consumer 2 heat exchanger
  • the flow (particle flow and / or mass flow) 5 of the fluid air can be according to FIG. 1 can be set both by the motor-adjustable flap 4 and by the speed setting 22 of the fan.
  • the air flow rate 5 can also be adjusted solely by the speed of the fan 3.
  • Pulse width modulation can be used, for example, to adjust the speed of the fan 3.
  • the motor of the fan is connected to an inverter. The speed of the fan is therefore adjusted via the frequency of the converter.
  • the flow rate 6 (for example particle flow and / or mass flow) of the fluid fuel through the fuel supply channel 38 is set by a fuel flap 9.
  • the fuel flap 9 is a (motor-adjustable) valve.
  • combustible gases such as natural gas and / or propane gas and / or hydrogen are suitable as fuel.
  • a liquid fuel such as heating oil can also be used as fuel.
  • the flap 9 is motorized adjustable oil pressure regulator in the return of the oil nozzle replaced.
  • the safety shutdown function and / or closing function is implemented by the redundant safety valves 7-8.
  • the safety valves 7-8 and / or the fuel flap 9 are implemented as an integrated unit (s).
  • the burner 1 is an internal combustion engine.
  • an internal combustion engine of a plant with cogeneration is possible.
  • Fuel is added to the air stream 5 in and / or upstream of the burner 1.
  • the mixture is burned in the combustion chamber of the heat consumer 2.
  • the heat is transported in the heat consumer 2.
  • heated water is discharged to heating elements via a pump and / or an item is heated (directly) in industrial furnaces.
  • the exhaust gas flow 10 is discharged (into the environment) via an exhaust gas path 30, for example a chimney.
  • the regulating and / or control and / or monitoring device 16 sets the blower 3 via the signal 22 and the air flap 4 via the signal 23 to the in the regulating and / or control and / or monitoring device 16 (in the form of a Characteristic).
  • the regulating and / or control and / or monitoring device 16 preferably comprises a (non-volatile) memory. Those are in the memory Values stored.
  • the position of the fuel flap 9 is specified via the signal 26.
  • the safety shut-off valves 7, 8 are opened via the signals 24, 25.
  • the safety shut-off valves 7, 8 are kept open during operation.
  • a safety-related position report can be implemented, for example, using redundant position transmitters. If a safety-related feedback about the speed is required, this can take place via the (bidirectional) signal line 22 using (safety-related) speed sensors. For this purpose, redundant speed sensors can be used, for example, and / or the measured speed can be compared with the target speed.
  • the control and feedback signals can be transmitted via different signal lines and / or via a bidirectional bus, for example a CAN bus.
  • a side channel 28 is provided in front of the burner.
  • a small amount of outflowing air 15 flows out through the side channel 28.
  • the air 15 flows out into the room from which the fan 3 draws the air.
  • the outflowing air 15 flows into the combustion chamber of the heat consumer 2.
  • the air flows back into the air duct 11.
  • a flow resistance element an orifice
  • the side channel 28 forms a flow divider together with the burner 1 and the exhaust gas path 30 of the heat consumer 2.
  • the side channel 28 can be both an outflow channel and an inflow channel with respect to the air channel 11, depending on the pressure conditions.
  • a flow resistance element (in the form of an orifice) 14 is attached in the side channel 28. With the flow resistance element 14, the amount of outflowing air 15 of the flow divider is defined.
  • the person skilled in the art recognizes that the function of the orifice 14 as a defined flow resistance can also be realized by a tube of a defined length (and diameter).
  • the person skilled in the art further recognizes that the function of the orifice 14 can also be realized using a laminar flow element and / or by means of another defined flow resistance.
  • the passage area of the flow resistance element 14 is adjustable by a motor.
  • the passage area of the flow resistance element 14 can be adjusted in order to avoid and / or eliminate blockages caused by floating particles.
  • the flow resistance element 14 can be opened and / or closed.
  • the passage area of the flow resistance element is preferably adjusted several times in order to avoid and / or eliminate blockages.
  • the flow rate 15 in the side channel 28 depends on the passage area of the flow resistance element 14. Therefore, the value of the flow 5 is via characteristic values stored in the (non-volatile) memory for the measured values of the flow 15 for each passage area used Flow resistance elements 14 deposited. The value of flow 5 can thus be determined from the measured values of flow 15.
  • the flow (particle flow and / or mass flow) through the side channel 28 is a measure of the air flow 5 through the burner. Influences due to changes in density of the air are compensated for by changes in the absolute pressure and / or the air temperature by the mass flow sensor 13.
  • the flow 15 is normally very much smaller than the air flow 5.
  • the air flow 5 is therefore (practically) not influenced by the side channel 28.
  • the (particle and / or mass) flow 15 through the side channel 28 is at least a factor 100, preferably at least a factor 1000, more preferably at least a factor 10000, less than the (particle and / or Mass) stream 5 through the air duct 11.
  • FIG 2 the detail in the area of the side channel 28 is shown enlarged.
  • a mass flow sensor 13 With the aid of a mass flow sensor 13, the value of the air flow 15 in the side channel 28 is recorded.
  • the signal from the sensor is transmitted to the regulating and / or control and / or monitoring device 16 via the signal line 21.
  • the signal In the regulating and / or control and / or monitoring device 16, the signal is mapped to a value of the air flow 15 through the side duct 28 and / or the air flow 5 through the air duct 11.
  • a signal processing device is present at the location of the mass flow sensor 13.
  • the signal processing device has a suitable interface in order to transmit a signal (to a value of the air flow) processed to the regulating and / or control and / or monitoring device 16.
  • Sensors such as the mass flow sensor 13 allow the measurement at high flow velocities especially in connection with Incinerators in operation. Typical values of such flow velocities are between 0.1 m / s and 5 m / s, 10 m / s, 15 m / s, 20 m / s, or even 100 m / s.
  • Mass flow sensors which are suitable for the present disclosure are, for example, OMRON® D6F-W or type SENSOR TECHNICS® WBA sensors.
  • the usable range of these sensors typically begins at speeds between 0.01 m / s and 0.1 m / s and ends at a speed such as 5 m / s, 10 m / s, 15 m / s, 20 m / s, or even 100 m / s.
  • lower limits like 0.1 m / s can be combined with upper limits like 5 m / s, 10 m / s, 15 m / s, 20 m / s, or even 100 m / s.
  • the signal processing device can contain a filter.
  • the filter averages over fluctuations in the signal caused by turbulence.
  • a suitable filter such as a moving average filter, a filter with a finite impulse response, a filter with an infinite impulse response, a Chebyshev filter, etc.
  • the filter is designed as a (programmable) electronic circuit.
  • the combination of damming probe 12, flow resistance element 14 and filter is advantageous.
  • the filter allows frequency portions of the fluctuations in the signal of the mass flow sensor 13 to be compensated for, which can hardly be compensated for via the damming probe 12 and / or the flow resistance element 14.
  • the damming probe 12 preferably integrates pressure fluctuations of the mass flow 5 in the feed channel 11 of greater than 10 Hz, more preferably greater than 50 Hz.
  • the flow resistance element 14 preferably dampens pressure fluctuations of the mass flow 5 in the feed channel 11 by a factor of 5, more preferably more than a factor of 10 or even more than a factor of 40.
  • the filter integrates fluctuations in the range greater than 1 Hz, preferably greater than 10 Hz.
  • individual or all signal lines 21 - 26 are designed as (eight-wire) computer network cables with (or without) energy transmission integrated in the cable.
  • the units connected to the signal lines 21-26 advantageously communicate not only via the signal lines 21-26, but are also supplied with energy for their operation via suitable signal lines 21-26. Power up to 25.5 watts can ideally be transmitted through signal lines 21-26.
  • individual or all of the units connected to the signal lines 21 - 26 have internal energy stores such as accumulators and / or (super) capacitors. This ensures in particular the energy supply to the connected units in the event that the powers of those units exceed the powers which can be transmitted via the signal lines 21-26.
  • the signals can also be transmitted via a two-wire, bidirectional bus, eg a CAN bus.
  • the illustrated form of measuring a flow in a side channel 28 is particularly advantageous for combustion devices.
  • the air flow 5 in the air duct 11 between the fan 3 and the burner 1 is (in many cases) turbulent.
  • the flow fluctuations due to turbulence are of the same order of magnitude as the average value of the air flow 5. This makes a direct measurement of the value of the air flow 5 (considerably) more difficult.
  • the flow fluctuations occurring in the side duct 28 are significantly smaller than the flow fluctuations in the air duct 11 generated by the fan 3 FIG 2 Arrangement shown a significantly improved signal-to-noise ratio of the signal of the mass flow sensor 13.
  • the side channel 28 is constructed so that (practically) no relevant macroscopic flow profile of the air flow 15 is obtained.
  • the air flow 15 preferably sweeps laminarly over the mass flow sensor 13.
  • the person skilled in the art uses, among other things, the Reynolds number Re D for dividing the mass flow 15 of a fluid in the side channel 28 with diameter D into laminar or turbulent. According to one Embodiments apply flows with Reynolds numbers Re D ⁇ 4000, particularly preferably with Re D ⁇ 2300, further preferably with Re D ⁇ 1000 as laminar.
  • the passage area of the flow resistance element 14 is preferably dimensioned to allow a defined, preferably laminar, flow profile (of a mass flow 15) to arise in the side channel 28.
  • a defined flow profile in the side channel 28 is characterized by a defined speed distribution of a mass flow 15 as a function of the radius of the side channel 28. The mass flow 15 is therefore not chaotic.
  • a defined flow profile is unique for each flow quantity 15 in the side channel 28. With a defined flow profile, the flow value measured locally on the mass flow is representative of the flow rate in the side channel 28. It is therefore representative of the flow rate 5 in the feed channel 11.
  • a defined flow profile (of a mass flow 15) in the side channel 28 is preferably not turbulent.
  • a defined flow profile (of a mass flow 15) in the side channel 28 can have a (parabolic) speed distribution depending on the radius of the side channel 28.
  • the damming probe 12 is in fluid communication with the air duct 11 via the openings 31.
  • the total area of the openings 31 (the cross-section through which the openings 31 can flow) is significantly larger than the passage area of the flow resistance element 14.
  • the passage area of the flow resistance element 14 is therefore (practically) decisive for the value of the air flow 15 through the side channel 28.
  • the total cross-section through which the openings 31 can flow through is at least a factor of 2, preferably at least a factor of 10, particularly preferably at least a factor of 20, larger than the passage area of the flow resistance element 14.
  • the person skilled in the art chooses a small area for the total area of the openings 31 in relation to the cross section of the damming probe 12. Fluctuations in the turbulent main flow 5 therefore have no (practical) effect. A calm back pressure builds up in the tube of the damming probe.
  • the total cross-section through which the openings 31 can flow is smaller by at least a factor of 2, preferably at least a factor of 5, particularly preferably at least a factor of 10, than the cross-section of the congestion probe 12.
  • the individual openings of the inlet 31 preferably have diameters of less than 5 mm, more preferably less than 3 mm, particularly preferably less than 1.5 mm.
  • FIG 3 shows as opposite FIG. 1 modified embodiment a system with a motor-adjustable air flap 4.
  • the air flap 4 is arranged downstream of the blower 3.
  • the air flap 4 is also arranged downstream of the side channel 28.
  • the system out FIG 3 allows the position of the air flap 4 and / or the fan speed to be determined for each power point. This results (reversibly clearly) from each flow value 5 and the (reported) position of the air flap 4 and / or the (reported) speed of the fan 3, a flow value 15 in the side channel 28.
  • FIG 4 shows as opposite FIG. 1 and FIG 3 modified embodiment a system with mixing device 17 in front of the blower 3.
  • fuel is not mixed with air at burner 1. Instead, fuel is added to the air flow 5 by means of a mixing device 17 upstream of the blower 3. Accordingly, the fuel-air mixture is found in the blower 3 (and in the duct 11). The The fuel-air mixture is then burned in the burner 1 in the combustion chamber of the heat consumer 2.
  • the air 15 flows in on the suction side via the mass flow sensor 13.
  • the blower 3 generates a vacuum at this location.
  • the side channel 28 is an inflow channel.
  • the side channel 28 is advantageously arranged in front of the mixing device 17. A possible negative pressure generated by the mixing device 17 thus has no effect on the flow 15 (particle flow and / or mass flow) through the side channel 28.
  • the fluid flow 5 can only be adjusted via the blower 3 with the aid of the signal line 22.
  • a (motorized adjustable flap) can also be installed.
  • a flap is arranged on the pressure side or suction side of the blower 3.
  • the flap can be installed instead of the flow resistance element 18. It is then practically designed as a motor-adjustable flow resistance element (with feedback).
  • the mass flow sensor 13 is easy to attach to practically any system on the suction side. Also in FIG 3 and FIG 4 compensate disclosed systems Changes in density of the air such as FIG. 1 spelled out. The particle and / or mass flow 5 of the fluid through the burner 1 is determined in each case.
  • the flow 15 in the side channel 28 is measured with a mass flow sensor 13.
  • the mass flow sensor 13 is arranged in the inflow / outflow channel 28.
  • the mass flow sensor 13 advantageously works on the anemometer principle.
  • An (electrically) operated heater heats the fluid.
  • the heating resistor can also be used as a temperature measuring resistor.
  • the reference temperature of the fluid is measured in a measuring element arranged in front of the heating resistor.
  • the reference temperature measuring element can also be designed as a resistor, for example in the form of a PT-1000 element.
  • the heating resistor and the reference temperature resistor are arranged on one chip.
  • the person skilled in the art recognizes that the heating must be sufficiently thermally decoupled from the reference temperature measuring element.
  • the anemometer can be operated in two possible ways.
  • the heating resistor is heated with a constant, known heating power, heating voltage and / or heating current.
  • the temperature difference between the heater and the reference temperature measuring element is a measure of the flow (particle flow and / or mass flow) in the side channel 28. It is thus also a measure of the flow 5 (particle flow and / or mass flow) of the main flow (through channel 11).
  • the heater is heated in a closed temperature control loop. This results in a constant temperature of the heater.
  • the temperature of the heater (apart from fluctuations due to the control) is equal to the temperature of the setpoint of the control loop.
  • the setpoint of the temperature of the heater is determined by a constant temperature difference to the measured temperature of the Reference temperature measuring element is added.
  • the constant temperature difference corresponds to the excess temperature of the heater compared to the reference temperature measuring element.
  • the power introduced into the heater is a measure of the flow (particle flow and / or mass flow) in the side channel 28. It is thus also a measure of the flow 5 (particle flow and / or mass flow) of the main flow.
  • FIG 5 teaches how a pressure divider with bypass channel 29 can be constructed in such cases.
  • a second flow resistance element 19 is then located behind the first flow resistance element 14 with a larger passage area.
  • the pressure is therefore divided between the two flow resistance elements 14 and 19.
  • the passage areas of the flow resistance elements 14 and 19 determine the division of the pressure.
  • a further flow resistance element 20 is arranged in front of the mass flow sensor 13 in the bypass channel 29.
  • the person skilled in the art chooses the passage area of the flow resistance element 20 to be sufficiently large.
  • the person skilled in the art also selects a passage area of the flow resistance element 20 which is adapted to the mass flow sensor 13.
  • the sub-flow divider constructed in this way can then be used (reversibly unambiguously) to determine the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11.
  • the mass flow sensor 13 can be implemented redundantly (twice) with a comparison of results.
  • the double version initially affects the Mass flow sensor 13 itself and the signal processing device.
  • the result comparison can then be carried out in secure hardware and / or software at the location of the sensors and / or in the regulating and / or control and / or monitoring device 16.
  • the side channel 28 is implemented redundantly (twice).
  • Each redundantly present side channel 28 preferably includes a flow resistance element 14. This allows errors due to clogged flow resistance elements 14 to be detected.
  • the branch for the second side channel is preferably between the flow resistance element 14 and the damming probe 12.
  • the damming probe 12 can be assumed to be fail-safe due to the (comparatively) large openings 31.
  • the (double) redundant structure of the signal processing device also allows errors in the signal processing device to be recognized.
  • the measured values of the redundant mass flow sensors 13, preferably with additional averaging in each case are compared with one another by subtraction.
  • the difference ⁇ then lies within a threshold value band - ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 2nd with the limits ⁇ 1 and ⁇ 2 .
  • the difference ⁇ for each setpoint value of the flow rate 5 can be compared and evaluated.
  • the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 can be regulated by means of the sensor signal 21 via the blower 3.
  • all air actuators 4, with the exception of the speed of the fan 3 are each set to a permanently entered setpoint position.
  • the target positions are for the required flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 in the regulating and / or control and / or monitoring device 16.
  • the speed of the fan 3 is adjusted until the sensor measured value 21 reaches the value for the required flow rate stored in the memory.
  • FIG 6 shows the control loop.
  • the setpoint 32 associated with the required flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 for the flow rate 15 in the side channel 28 is stored in the memory of the regulating and / or control and / or monitoring device 16.
  • a comparison between the setpoint 32 and the signal 21 of the mass flow sensor 13 results in a setpoint-actual deviation 33 via a (device for) difference formation 35.
  • the control signal 22 is given for the blower 3.
  • the blower 3 In response to the actuating signal 22, the blower 3 generates the throughflow 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11.
  • the signal 21 is, with the aid of the aforementioned measuring arrangement 34, comprising the side channel 28, at least one flow resistance element 14, the mass flow sensor 13 and optionally the Jam probe 12 generated.
  • the signal 21 is a (reversibly unique) measure of the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11.
  • the control circuit disclosed here compensates for changes in air density. Such changes occur, for example, as a result of temperature fluctuations and / or changes in absolute pressure.
  • controller 29 can also be implemented as a fuzzy logic controller and / or as a neural network.
  • control signal 22 for the blower 3 can be a pulse-width-modulated signal, for example.
  • control signal 22 for the fan 3 is an alternating current generated by a (matrix) converter. The frequency of the AC corresponds to (is proportional to) the speed of the fan 3.
  • the target positions of the actuators 4 must be determined fail-safe. This is done, for example, using two position sensors (angle sensors, stroke sensors, light barriers, etc.).
  • the optional (electronic) filter 36 smoothes the measurement signal.
  • the filter 36 can be designed adaptively according to one embodiment.
  • the measurement signal is averaged over a long, maximum integration time (for example two seconds to five seconds) as a comparison value using a moving average filter. If a measured value deviates from the mean value of the measured values or alternatively from the target value 32 outside a predetermined range, a target value jump is assumed. The measured value is now used directly as the actual value.
  • the control loop therefore reacts immediately with the sampling rate of the control loop.
  • the integration time is increased step by step with (each) scan of the control loop.
  • the value integrated in this way is used as the actual value. This continues until the maximum integration time is reached.
  • the control loop is now considered stationary.
  • the value averaged in this way is now used as the actual value.
  • the disclosed method enables an exact stationary measurement signal with maximum dynamics.
  • the assignment of the positions 23 of the at least one air actuator 4 and the setpoint 32 for the mass flow sensor 13 is a function of the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11.
  • the Function stored in a table. Intermediate values between the points defined by the table are interpolated linearly. As an alternative, intermediate values between the points defined by the table are interpolated by a polynomial over several neighboring values and / or over (cubic) splines. The person skilled in the art recognizes that other forms of interpolation can also be implemented.
  • the regulating and / or control and / or monitoring device 16 has a reading device for identification on the basis of radio-frequency waves (RFID reading device).
  • RFID reading device The regulating and / or control and / or monitoring device 16 is designed to use the reading device to read operating parameters such as formulas (of polynomials defined in sections) and / or like the aforementioned tables from a so-called (RFID) transponder.
  • the operating parameters are then stored in the (non-volatile) memory of the regulating and / or control and / or monitoring device 16. If necessary, they can be read out and / or used by a microprocessor.
  • the table below shows the setpoint for the mass flow sensor 13 in the side channel 28 and the values for the motorized flap 4.
  • the table below also shows the values for a further (motor-adjustable) flap or valve which acts on the flow 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11.
  • further actuators can be added in the form of columns. According to a special embodiment, none of the flaps are present. This eliminates the corresponding columns.
  • a specific value of flow rate 5 particle flow and / or mass flow
  • the two values between which the desired value of flow rate 5 lies are searched in the table. The position between the two values is then determined. If the desired value of the flow rate 5 is an amount s% between the values k and k + 1 (1 ⁇ k ⁇ n), then the angle of the (motor-adjustable) flap or valve 4 at a distance of s% between the angles k and approached k + 1. The same applies to the angle (the position) of the (motor-adjustable) further flap or the further valve.
  • the flow rate 5 can be specified as an absolute number and / or relative to a value, preferably to the flow rate 5 at the greatest power value. The flow value is then stored, for example, as a percentage of the flow 5 of the greatest power value.
  • the positions of the at least one air actuator 4 are stored as a polynomial as a function of the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 instead of the aforementioned table.
  • the positions of the at least one air actuator 4 are stored as functions defined in sections as a function of the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11.
  • the positions of the at least one air actuator 4 are stored as a (valve) opening curve (s).
  • the design can be made fail-safe.
  • the at least one actuator 4 from the aforementioned table can monitor its position.
  • the flow 15 (particle flow and / or mass flow) through the side channel 28 is detected in a safety-related manner.
  • the position of the actuator 9 with which the fuel throughput 6 is set can also be included in the table shown above. This position can be both the position of a flap and / or the position or opening of a fuel valve and / or a measured flow value from the fuel throughput 6.
  • the air throughput 5 thus becomes synonymous with the performance value, since the fuel throughput 6 and the air throughput 5 are firmly connected to one another.
  • the fuel throughput 6 or the position of the fuel actuator 9 can be defined for setting the power.
  • the assigned air throughput 5 can be determined in the table on the basis of the characteristic curve and / or on the basis of the linear interpolation between the table values.
  • the positions of the air actuators 4 and the setpoint value of the mass flow 32 in air can be as above described are interpolated in a table and / or determined using another mathematical assignment.
  • the values for the flow rate 5 are given absolutely in the regulating and / or control and / or monitoring device 16. According to another embodiment, the values for the flow rate 5 are specified in the regulating and / or control and / or monitoring device 16 relative to a specific value of the flow rate. The values for the flow are preferably specified in the regulating and / or control and / or monitoring device 16 relative to the maximum throughput 5 (in air) at maximum output.
  • the fuel throughput 6 is not directly assigned to the air throughput 5.
  • the position of the fuel flap or the fuel valve 9 is assigned to the fuel throughput 6 in a second functional assignment. As with air, this can be done using a table as shown below.
  • Fuel flow 6 (Motor-adjustable) fuel flap or fuel valve 9 Value 1 Angle 1 Value 2 Angle 2 ... ... Value n Angle n
  • the fuel throughput 6 stored in the table is an absolute or relative value for an air ratio ⁇ 0 .
  • the fuel throughput 6 stored in the table is also a absolute or relative value for the fuel present in the fuel supply during a setting process.
  • the air ratio ⁇ 0 is usually specified during the setting process.
  • the functional assignment takes place during the setting process mentioned.
  • the fuel throughput 6 of the delivered fuel is assigned to the air throughput 5 defined in the linearized scale at a defined air ratio ⁇ 0 .
  • the position of the fuel actuator 9 is thus mapped onto a linear scale of the fuel throughput 6.
  • L min is the minimum air requirement of the fuel, ie the ratio of air throughput 5, which is necessary under conditions of stoichiometry, to fuel throughput 6.
  • L min is a quantity that depends on the composition of the fuel or the type of fuel.
  • the fuel composition has the minimum air requirement L min0 .
  • V ⁇ L 0 ⁇ 0 ⁇ L min 0 ⁇ V ⁇ G 0 between the air flow rate during the setting process V ⁇ L 0 , the air ratio during the setting process ⁇ 0 , the minimum air requirement during the setting process L min 0 and the fuel flow rate during the setting process V ⁇ G 0 .
  • V ⁇ RL V ⁇ RG .
  • the relative air throughput is therefore equal to the relative fuel throughput as was also determined during the setting process based on the maximum values.
  • the fuel throughput 6 must also be reduced by the factor F or the air throughput 5 must be increased by the factor F.
  • Both values, air throughput 5 and fuel throughput 6, are each on an almost linear scale. It is therefore sufficient to know the factor F for one performance point in order to calculate the fuel throughput 6 for each performance point from the values stored in the setting if the air throughput 5 is used as the performance variable. If the fuel throughput 6 is used as the output variable 5, the correct air throughput 5 can be calculated for each output point.
  • the corresponding positions can then be set for a predetermined power value.
  • the delivery rate of the blower 3 can be adjusted accordingly.
  • the current value for fuel throughput 6 is thus assigned to the current value of air throughput 5 via a fixed factor.
  • a base factor is determined during the setting as shown above. For a direct representation of air throughput 5 or fuel throughput 6, it is ⁇ 0 ⁇ L min 0 . For a representation of air throughput 5 or fuel throughput 6 relative to the respective maximum values from the setting process, it is preferably set to one.
  • the air throughput 5 or the fuel throughput 6 are adjusted by the factor 1 / F compared to the stored setting values.
  • the factor F is determined by changing the composition of the fuel using A control, this value also applies to all Credit points.
  • the linear scales for air throughput 5 and fuel throughput 6 the output can be changed much faster than the ⁇ control would allow.
  • ⁇ control and power adjustment are decoupled from each other. This is very advantageous because, due to the system runtimes and the time constants of the system, the A control loop regulates environmental changes much more slowly than the performance should be changed in comparison. Typical environmental changes are air temperature, air pressure, fuel temperature and / or fuel type. Such changes usually occur so slowly that the ⁇ control loop is sufficiently fast for this.
  • a ⁇ control can be implemented with the help of an O 2 sensor in the exhaust gas.
  • the person skilled in the art can easily calculate the air ratio ⁇ from the derived measured value of an O 2 sensor in the exhaust gas.
  • the fuel throughput 6 is readjusted via the ⁇ control loop when the composition of the fuel changes, so that the burner output remains almost constant.
  • the reason for this is that the energy content for most commonly used fuels correlates (approximately) linearly with the minimum air requirement L min .
  • the control loop after FIG 6 also compensates for errors in the fan and / or regulates them. Faults in the blower 3 are, for example an increased slip of the fan wheel and / or errors in the (electronic) control. Furthermore, gross errors of the blower 3, which can no longer be corrected, can be detected. For this purpose, it is detected whether the control rotational speed 22 of the blower 3 lies outside a band predetermined for each flow 5 through the duct 11. For this purpose, upper and lower limit values of the speed and / or the control signals 22 of the fan 3 are advantageously stored in the aforementioned table for given flow rates 5 (particle flow and / or mass flow) through the channel 11.
  • the values are particularly preferably stored in a (non-volatile) memory of the regulating and / or control and / or monitoring device 16.
  • upper and lower limit values for the speed and / or the control signals 22 of the blower 3 are stored on the basis of functions (defined in sections) such as, for example, straight lines and / or polynomials.
  • the flow rate 5 through channel 11 can also be regulated by another actuator.
  • the flow rate 5 through channel 11 can also be regulated by another actuator.
  • FIG 6 replace the regulation of the blower 3 by regulating the (motor-adjustable) flap 4.
  • all actuators including the blower 3, with the exception of the regulated position of the (motor-adjustable) flap or of the valve 4 are set to a permanently entered setpoint position.
  • the respective target position for a given flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 is stored in the (non-volatile) memory of the regulating and / or control and / or monitoring device 16.
  • the positions of the actuators and the setpoint 32 of the flow 15 through the side channel 28 are also stored here as a function of the flow 5 through channel 11, as already mentioned above.
  • the interpolation is carried out as described above.
  • the regulation of the (motor-adjustable) flap or valve 4 means that the position of that Actuator is replaced by the speed of the fan 3.
  • a correspondingly adjusted table is shown below: Flow 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 Fan 3 (Motor-adjustable) additional flap or valve Setpoint 32 for flow 15 (particle flow and / or mass flow) through side channel 28 Value 1 Speed 1 Angle 1 Flow value 1 Value 2 Speed 2 Angle 2 Flow value 2 ... ... ... ... ... Value n Speed n Angle n Flow value n
  • the target positions of the actuators must be determined fail-safe. This is done, for example, using two position sensors (angle sensors, stroke sensors, speed sensors, Hall sensors, etc.).
  • the controller 37 uses the controller 37, the (motor-adjustable) flap 4 or the valve is adjusted until the signal 21 of the mass flow sensor 13 in the side channel 28 reaches the value for the required flow rate stored in the memory.
  • the speed of the fan 3 cannot be changed.
  • the flow rate 5 through channel 11 is set exclusively via the (motor-adjustable) further flap or the further valve.
  • the flap position 9 can also be directly included in the table.
  • a second assignment for the fuel quantity 6 can also be formed here. The assignment of the linearized scale from fuel throughput 6 to the linearized scale from air throughput 5 is determined by a factor as described above.
  • Parts of a control device or a method according to the present disclosure can be implemented as hardware, as a software module, which is executed by a computing unit, or using a cloud computer, or using a combination of the aforementioned options.
  • the software may include firmware, a hardware driver that runs within an operating system, or an application program.
  • the present disclosure therefore also relates to a computer program product which contains the features of this disclosure or carries out the necessary steps.
  • the functions described can be stored as one or more commands on a computer-readable medium.
  • Computer-readable media include working memory (RAM), magnetic working memory (MRAM), only readable memory (ROM), flash memory, electronically programmable ROM (EPROM), electronically programmable and erasable ROM (EEPROM), registers of a computing unit A hard drive, a removable storage device, optical storage, or any suitable medium that can be accessed by a computer or other IT devices and applications.
  • RAM working memory
  • MRAM magnetic working memory
  • ROM only readable memory
  • EPROM electronically programmable ROM
  • EEPROM electronically programmable and erasable ROM
  • registers of a computing unit A hard drive, a removable storage device, optical storage, or any suitable medium that can be accessed by a computer or other IT devices and applications.
  • the present disclosure teaches a method according to the invention.
  • the side channel 28 and the feed channel 11 of the burner device are in fluid communication.
  • the at least one second actuator 3, 4 is preferably designed to receive a control signal 37.
  • the flow 15 through the side channel 28 is preferably a mass flow (of a gaseous fluid).
  • the flow 5 through the feed channel 11 is preferably a mass flow (of a gaseous fluid).
  • the at least one first actuator 4, 3 and the at least one second actuator 3, 4 preferably act in series (in a row) on the feed channel 11.
  • the at least one first actuator 4, 3 and the at least one second actuator 3, 4 are arranged in a row (in the feed channel 11).
  • the present disclosure further teaches the aforementioned method as a preferred embodiment, wherein the processing of the requested flow 5 through the supply channel 11 to a desired value 32 of the flow 15 through the side channel 28 reversibly and unambiguously assigns (the requested flow 5 through the supply channel 11) includes the target value 32 of the flow 15 through the side channel 28).
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein a control signal is generated (by the controller 37) for the at least one second actuator 3, 4 using a proportional-integral controller 37.
  • the proportional-integral controller 37 is a self-adaptive controller.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the generation of a control signal (by the controller 37) for the at least one second actuator 3, 4 takes place using a proportional-integral-derivative controller 37.
  • the proportional-integral-derivative controller 37 is a self-adaptive controller.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the at least one a second actuator of the burner device comprises a blower 3 with adjustable speed, wherein the blower 3 with adjustable speed comprises a drive, and wherein the blower 3 is preferably arranged in the feed channel 11 of the burner device.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the generated control signal 22, 23 to the at least one second actuator 3, 4 being a pulse-width-modulated signal.
  • the present disclosure also teaches one of the aforementioned methods, the generated control signal 22, 23 to the at least one second actuator 3, 4 being a converter signal with a frequency that corresponds to the speed of the fan 3.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the at least one first actuator of the burner device comprising a motor-adjustable flap 4 with a drive, and preferably the motor-adjustable flap 4 is arranged in the feed channel 11 of the burner device.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein when the control signal 22, 23 is generated by the controller 37, a difference between the setpoint value 32 and the actual value 21 is formed for the at least one second actuator 3, 4.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the processing of the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13 comprising filtering the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the processing of the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13 comprises filtering with a 3dB threshold of the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13, the 3dB threshold of the filtering being set up in this way is that fluctuations in the signal 21 of a frequency greater than 1 Hz, preferably greater than 10 Hz, are integrated.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the requested flow 5 through the supply channel 11 is assigned to a (a value of) the position of the at least one first actuator 4, 3 on the basis of a predetermined table, in which values the requested flow 5 through the supply channel 11 values of the positions of the at least one first actuator 4, 3 are assigned.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the requested flow rate 5 through the supply channel 11 is assigned to a (a value of) the position of the at least one first actuator 4, 3 on the basis of a predetermined table with subsequent interpolation, whereby Values of the requested flow 5 through the supply channel 11 are assigned values of the positions of the at least one first actuator 4, 3, preferably also values of the positions of each actuator different from the at least one second actuator 3, 4 in the predetermined table.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the assignment of the requested flow 5 through the supply channel 11 to a (a value of) the position of the at least one first actuator 4, 3 on the basis of a predetermined (sectionally defined) function (polynomial ) in which values the requested flow 5 through the supply channel 11 values of the positions of the at least one first actuator 4, 3, preferably also values of the positions of each of the at least one second actuator 3, 4 different actuator, are assigned.
  • a predetermined (sectionally defined) function polynomial
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein when generating the control signal 22, 23 (by the controller 37) for the at least one second actuator 3, 4, the amount of a difference between the target value 32 and the actual value 21 is formed and the amount of the difference between the target value 32 and the actual value 21 is compared with a predetermined threshold value, and wherein the threshold value is preferably a function of the target value 32.
  • the present disclosure further teaches the aforementioned methods, the (predetermined) lower threshold value and / or (predetermined) upper threshold value being a function of the requested flow rate 5 through the supply channel 11.
  • the present disclosure further teaches the aforementioned methods, the controller 37 comprising a (non-volatile) memory and the (predetermined) lower threshold value and / or (predetermined) upper threshold value being stored in the memory of the controller 37.
  • the controller 37 is preferably designed to read the (predefined) lower threshold value and / or the (predefined) upper threshold value from the (non-volatile) memory.
  • the present disclosure further teaches the aforementioned methods, the controller 37 comprising a (non-volatile) memory and the table and / or the polynomial function being stored in the memory of the controller 37.
  • the controller 37 is preferably designed to read the table and / or the polynomial function from the (non-volatile) memory.
  • the present disclosure further teaches the aforementioned method, wherein the allocation of the flow of fuel 6 through the fuel supply channel 38 to values of the fuel actuator 9 using a universal table (ideally with subsequent interpolation) and / or using a universal (at least sectionally defined) one polynomial function takes place, the method additionally comprises the step: Assignment of the position (s) of each actuator 4, 3, 9, which is different from the at least one second actuator 3, 4 of the burner device, to a flow 5 of a fluid through the supply channel 11 on the basis of the universal table or a universal polynomial function defined at least in sections.
  • the present disclosure further teaches the aforementioned methods, the controller 37 comprising a (non-volatile) memory and the universal table and / or the universal polynomial function being stored in the memory of the controller 37.
  • the controller 37 is preferably designed to read the universal table and / or the universal polynomial function from the (non-volatile) memory.
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the method additionally comprising the step: Mapping a flow 6 of fuel through the fuel supply channel 38 to a flow 5 of a fluid through the supply channel 11 based on a constant factor between the flow 6 of a fuel through the fuel supply channel 38 and the flow 5 of a fluid through the supply channel 11.
  • the ⁇ control of the burner device is preferably integrated in the controller 37.
  • the signal generated by the probe in the exhaust duct 30 is preferably a function of an air ratio of a fluid stream in the exhaust duct and / or a function of an oxygen content of a fluid stream in the exhaust duct.
  • the probe in the exhaust duct 30 is preferably a ⁇ probe and / or an O 2 probe (oxygen probe).
  • the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the method additionally comprising the step: Determining a performance of the burner device on the basis of the target value 32 of the controller 37 and / or on the basis of the value of the requested flow 5 through the supply channel 11.
  • the present disclosure further teaches, as a preferred embodiment, a non-volatile computer readable storage medium that stores an instruction set for execution by at least one processor that, when executed by a processor, also performs one of the aforementioned methods.

Landscapes

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Description

Hintergrundbackground

Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit der Regelung von Strömungen eines Fluids in einer Verbrennungseinrichtung. Insbesondere befasst sich die vorliegende Offenbarung mit der Regelung von Strömungen von Fluiden wie Luft in Gegenwart von Turbulenz.The present disclosure is concerned with regulating flows of a fluid in a combustion device. In particular, the present disclosure is concerned with regulating flows of fluids such as air in the presence of turbulence.

Durch Änderungen von Lufttemperatur und / oder Luftdruck treten Schwankungen der Luftzahl λ auf. Verbrennungseinrichtungen werden deshalb mit einem Luftüberschuss eingestellt. Diese Massnahme dient der Vermeidung unhygienischer Verbrennung. Nachteilig an der Einstellung von Verbrennungseinrichtungen auf einen Luftüberschuss ist ein reduzierter Wirkungsgrad der Anlage.Fluctuations in the air ratio λ occur due to changes in air temperature and / or air pressure. Combustion devices are therefore set with an excess of air. This measure serves to avoid unsanitary combustion. A disadvantage of the adjustment of combustion devices to an excess of air is a reduced efficiency of the system.

Weiterhin kommen Drehzahlgeber und Luftdruck-Schalter zur Messung für den Luftdurchsatz in Betracht. Nachteilig an Drehzahlgebern ist, dass sie nicht sensitiv sind gegenüber Schwankungen von Lufttemperatur und Luftdruck. Nachteilig an Luftdruck-Schaltern ist, dass eine Luftdrucküberwachung dadurch nur bei einem bestimmten Druck gelingt. Immerhin lässt sich durch den Einsatz mehrerer Schalter Luftdruck bei mehreren Drücken überwachen. Dennoch ist bisher eine Nachjustierung im gesamten Betriebsbereich der Verbrennungseinrichtung kaum möglich. Eine Lösung zur Justage an einem Punkt erfordert ferner bisher zwei Einheiten.Speed sensors and air pressure switches can also be used to measure the air throughput. A disadvantage of speed sensors is that they are not sensitive to fluctuations in air temperature and air pressure. A disadvantage of air pressure switches is that air pressure monitoring is only possible at a certain pressure. After all, by using several switches, air pressure can be monitored at several pressures. However, readjustment in the entire operating range of the combustion device has hitherto hardly been possible. A solution for adjustment at one point has also previously required two units.

Das Auftreten von Turbulenz erschwert das Problem zusätzlich, weil das Signal eines Strömungssensors stark von dessen Einbauposition inmitten einer turbulenten Strömung beeinflusst wird. Ausserdem ist das Messsignal bedingt durch die Turbulenz stark verrauscht.The occurrence of turbulence further complicates the problem because the signal of a flow sensor is strongly influenced by its installation position in the middle of a turbulent flow. In addition, the measurement signal is very noisy due to the turbulence.

Das europäische Patent EP1236957B1 ist erteilt am 2. November 2006 und behandelt die Anpassung eines brennerbetriebenen Heizgerätes an ein Luft-Abgas-System. EP1236957B1 offenbart einen Drucksensor / Luftmassensensor 28, der in der Luftzuführung 14 oder Abgasabführung einer Heizeinrichtung angeordnet ist. Ein Regler 30 regelt ausgehend von dem Signal des Sensors 28 ein Gebläse 26. Zum Abgleich des momentanen Luftvolumenstroms auf einen erforderlichen Luftvolumenstrom ist eine Betriebskennlinie 40 hinterlegt. Zur Verbesserung des Regelverhaltens bei grossen Temperaturunterschieden und im Hinblick auf Notlaufeigenschaften ist ein Temperatursensor 35 vorgesehen.The European patent EP1236957B1 was issued on November 2, 2006 and deals with the adaptation of a burner-operated heater to an air-exhaust system. EP1236957B1 discloses a pressure sensor / air mass sensor 28 which is arranged in the air supply 14 or exhaust gas discharge of a heating device. A controller 30 regulates a blower 26 based on the signal from the sensor 28. An operating characteristic curve 40 is stored in order to adjust the instantaneous air volume flow to a required air volume flow. A temperature sensor 35 is provided to improve the control behavior in the event of large temperature differences and with regard to emergency running properties.

Das europäische Patent EP2556303B1 ist erteilt am 24. Februar 2016 und behandelt einen pneumatischen Verbund mit Massenausgleich. EP2556303B1 offenbart eine Venturidüse 5, die Unterdruck erzeugt, mit einem Massenstromsensor 6 in einem Zusatzkanal 7. Eine Steuerung oder Regelung 9 regelt die Drehzahl eines Gebläses 1 in Abhängigkeit vom Signal des Sensors 6.The European patent EP2556303B1 is issued on February 24, 2016 and deals with a pneumatic system with mass balancing. EP2556303B1 discloses a Venturi nozzle 5, which generates negative pressure, with a mass flow sensor 6 in an additional channel 7. A controller 9 regulates the speed of a blower 1 as a function of the signal from the sensor 6.

Das deutsche Patent DE102004055715B4 ist erteilt am 22. März 2007 und behandelt die Einstellung der Luftzahl einer Feuerungseinrichtung. Gemäss DE102004055715B4 wird ein Luft-Massestrom mL so auf einen erhöhten Wert eingesteuert, dass eine hygienische Verbrennung eintritt. Weitere Verfahren zur Regelung einer Brennereinrichtung sind aus der EP1243857 , der DE102010010952 und der US2009/111065 bekannt.The German patent DE102004055715B4 was issued on March 22, 2007 and deals with the setting of the air ratio of a combustion device. According to DE102004055715B4 an air mass flow m L is adjusted to an increased value so that hygienic combustion occurs. Other methods for controlling a burner device are from the EP1243857 , the DE102010010952 and the US2009 / 111065 known.

Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Verbesserung der Regelung von Strömungen in Verbrennungseinrichtungen, insbesondere in Gegenwart von Turbulenz.The aim of the present disclosure is to improve the regulation of flows in combustion devices, in particular in the presence of turbulence.

ZusammenfassungSummary

Die vorliegende Offenbarung lehrt ein verbessertes Verfahren zur Regelung einer Brennereinrichtung gemäß Anspruch 1.The present disclosure teaches an improved method for controlling a burner device according to claim 1.

Eine Regeleinrichtung ist nun mit mindestens einem ersten, gesteuerten Aktor und mit mindestens einem zweiten, geregelten Aktor verbunden. Mit beiden Aktoren wird der gewünschte Durchfluss von Luft eingestellt. Um einen gewünschten Durchfluss an Luft durch den Hauptkanal zu erreichen, stellt die Regeleinrichtung aufgrund in der Regeleinrichtung hinterlegter und / oder ermittelter Werte zunächst den gesteuerten Aktor für den Brennstoff entsprechend dem gewünschten Durchfluss im Hauptkanal (Zuführung und / oder Abführung) ein. Die Regeleinrichtung bestimmt nun anhand des Signals des Massenstromsensors im Seitenkanal den Durchfluss im Hauptkanal. Sie bildet anschliessend die Differenz zum Sollwert. Die Regeleinrichtung regelt anhand der gebildeten Differenz den zweiten, geregelten Aktor.A control device is now connected to at least one first, controlled actuator and to at least one second, controlled actuator. The desired flow of air is set with both actuators. In order to achieve a desired flow of air through the main duct, the control device first sets the controlled actuator for the fuel according to the desired flow in the main duct (supply and / or discharge) on the basis of values stored and / or determined in the control device. The control device now determines the flow in the main channel based on the signal of the mass flow sensor in the side channel. It then forms the difference to the setpoint. The control device regulates the second, regulated actuator based on the difference formed.

Das genannte Problem Regelung in Gegenwart von Turbulenz wird anhand der Hauptansprüche der vorliegenden Offenbarung angegangen. Besondere Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen behandelt.The aforementioned control in the presence of turbulence problem is based on the main claims of the present disclosure tackled. Particular embodiments are dealt with in the dependent claims.

Es ist ein verwandtes Ziel, dass die Ermittlung des gewünschten Durchflusses der Luft oder des Brennstoffes das Ergebnis einer übergeordneten Temperaturregelung ist. Dabei wird mit Hilfe einer Temperaturregelung die Temperatur eines Mediums und / oder Gutes im Wärmeverbraucher auf einem Zielsollwert gehalten.It is a related goal that the determination of the desired flow of air or fuel is the result of a higher-level temperature control. The temperature of a medium and / or good in the heat consumer is kept at a target setpoint with the aid of a temperature control.

Es ist ein weiteres verwandtes Ziel, dass die Mengeneinstellung eines oder mehrerer Aktoren zur Einstellung des Luftdurchflusses über einen jeweils hinterlegten funktionalen Zusammenhang aus einem vorgegebenen Luftdurchfluss bestimmt wird. Dabei wird einer der Aktoren zur Einstellung des Luftdurchflusses mit Hilfe des Strömungssensors im Seitenkanal so eingeregelt, dass der vorgegebene Wert des Luftdurchflusses erreicht wird.It is a further related goal that the quantity setting of one or more actuators for setting the air flow is determined from a given air flow via a respectively stored functional relationship. One of the actuators for setting the air flow is regulated with the aid of the flow sensor in the side channel in such a way that the predetermined value of the air flow is reached.

Es ist ein weiteres verwandtes Ziel, dass die Mengeneinstellung des Brennstoffs und des Luftdurchflusses, dessen Wert mit Hilfe des Strömungssensors im Seitenkanal bestimmt wird, einander zugeordnet werden. Solches kann entweder durch eine feste Zuordnung und / oder durch eine Zuordnung als Ergebnis einer λ-Regelung erfolgen.It is a further related goal that the quantity setting of the fuel and the air flow, the value of which is determined with the aid of the flow sensor in the side channel, are assigned to one another. This can be done either by a fixed assignment and / or by an assignment as a result of a λ regulation.

Es ist ein weiteres verwandtes Ziel, dass die Brennerleistung über den Luftdurchfluss bestimmt wird, der über den Massenstromsensor in Seitenkanal bestimmt wird. Mit Hilfe des Massenstromsensors werden Einflüsse wie Lufttemperatur und / oder barometrischer Druck auf die Luft ausgeglichen. Wird die Luftzahl λ mit Hilfe einer Regelung konstant gehalten, bleibt die Brennerleistung unabhängig von der Art des Brennstoffes (nahezu) gleich.It is another related goal that the burner output is determined via the air flow, which is determined via the mass flow sensor in the side channel. With the aid of the mass flow sensor, influences such as air temperature and / or barometric pressure on the air are compensated. If the air ratio λ is kept constant by means of a control system, the burner output remains (almost) the same regardless of the type of fuel.

Es ist ein verwandtes Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und / oder eine Vorrichtung zur Regelung von Strömungen in Verbrennungseinrichtungen bereitzustellen, wobei das Verfahren und / oder die Vorrichtung ausgebildet sind zur fehlersicheren Regelung einer Strömung in einer Verbrennungseinrichtung.It is a related object of the present disclosure, a method and / or an apparatus for controlling To provide flows in combustion devices, the method and / or the device being designed for fail-safe control of a flow in a combustion device.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und / oder eine Vorrichtung zur Regelung von Strömungen in Verbrennungseinrichtungen bereitzustellen, wobei das Verfahren und / oder die Vorrichtung ausgebildet sind zur Erkennung von Fehlern in der Verbrennungseinrichtung, insbesondere zur Erkennung von Fehlern der Aktoren der Verbrennungseinrichtung.It is a further object of the present disclosure to provide a method and / or a device for regulating flows in combustion devices, the method and / or the device being designed to detect errors in the combustion device, in particular to detect errors in the actuators Incinerator.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und / oder eine Vorrichtung zur Regelung von Strömungen in Verbrennungseinrichtungen bereitzustellen, wobei mindestens ein Aktor anhand eines Pulsweiten-modulierten Signals gesteuert und / oder geregelt ist.It is a further object of the present disclosure to provide a method and / or a device for regulating flows in combustion devices, at least one actuator being controlled and / or regulated using a pulse-width-modulated signal.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und / oder eine Vorrichtung zur Regelung von Strömungen in Verbrennungseinrichtungen bereitzustellen, wobei mindestens ein Aktor anhand eines Umrichters gesteuert und / oder geregelt ist.It is a further object of the present disclosure to provide a method and / or a device for regulating flows in combustion devices, at least one actuator being controlled and / or regulated using a converter.

Es ist ein weiteres verwandtes Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verfahren und / oder eine Vorrichtung zur Messung von Strömungen in Verbrennungseinrichtungen bereitzustellen, worin das durch Turbulenz erzeugte Rauschen im Signal des Massenstromsensors anhand einer (elektronischen und / oder digitalen) Schaltung gefiltert wird. Vorteilhaft wird anhand eines gleitenden Mittelwertfilters und / oder anhand eines Filters mit endlicher Impulsantwort und / oder anhand eines Filter mit unendlicher Impulsantwort und / oder anhand eines Tschebyscheff-Filters gefiltert.It is a further related object of the present disclosure to provide a method and / or a device for measuring flows in combustion devices, in which the noise generated by turbulence in the signal of the mass flow sensor is filtered using an (electronic and / or digital) circuit. It is advantageous to filter using a moving average filter and / or using a filter with a finite impulse response and / or using a filter with an infinite impulse response and / or using a Tschebyscheff filter.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

Verschiedene Details werden dem Fachmann anhand der folgenden detaillierten Beschreibung zugänglich. Die einzelnen Ausführungsformen sind dabei nicht einschränkend. Die Zeichnungen, welche der Beschreibung beigefügt sind, lassen sich wie folgt beschreiben:

  • FIG 1 zeigt schematisch ein System mit Verbrennungseinrichtung, worin die Strömung eines Fluids in einer Luftzuführung gemessen wird, welches nicht zur Erfindung gehört.
  • FIG 2 zeigt schematisch und detailliert den Seitenkanal.
  • FIG 3 zeigt schematisch ein System mit einer Verbrennungseinrichtung und mit einer druckseitig angeordneten Luftklappe, welches nicht zur Erfindung gehört.
  • FIG 4 zeigt schematisch ein System mit Verbrennungseinrichtung und mit einer Mischeinrichtung vor dem Gebläse, welches nicht zur Erfindung gehört.
  • FIG 5 zeigt schematisch einen Seitenkanal mit Umgehungskanal gemäß der Erfindung.
  • FIG 6 zeigt schematisch einen Regelkreis für das System.
Various details will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description. The individual embodiments are not restrictive. The drawings that accompany the description can be described as follows:
  • FIG. 1 shows schematically a system with combustion device, wherein the flow of a fluid in an air supply is measured, which is not part of the invention.
  • FIG 2 shows the side channel schematically and in detail.
  • FIG 3 shows schematically a system with a combustion device and with an air flap arranged on the pressure side, which is not part of the invention.
  • FIG 4 shows schematically a system with a combustion device and with a mixing device in front of the fan, which is not part of the invention.
  • FIG 5 shows schematically a side channel with bypass channel according to the invention.
  • FIG 6 shows schematically a control loop for the system.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

FIG 1 zeigt ein System umfassend einen Brenner 1, einen Wärmeverbraucher 2, ein Gebläse 3 mit einstellbarer Drehzahl und eine motorisch verstellbare Klappe 4. Die motorisch verstellbare Klappe 4 ist nach dem Lufteingang 27 angeordnet. Der Wärmeverbraucher 2 (Wärmetauscher) kann beispielsweise ein Warmwasser-Heizkessel sein. Der Durchfluss (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) 5 des Fluids Luft kann gemäss FIG 1 sowohl durch die motorisch verstellbare Klappe 4 als auch durch die Drehzahlvorgabe 22 des Gebläses eingestellt werden. FIG. 1 shows a system comprising a burner 1, a heat consumer 2, a blower 3 with adjustable speed and a motor-adjustable flap 4. The motor-adjustable flap 4 is arranged after the air inlet 27. The heat consumer 2 (heat exchanger) can be, for example, a hot water boiler. The flow (particle flow and / or mass flow) 5 of the fluid air can be according to FIG. 1 can be set both by the motor-adjustable flap 4 and by the speed setting 22 of the fan.

Es kann bei fehlender Klappe 4 der Luftdurchsatz 5 auch allein durch die Drehzahl des Gebläses 3 einjustiert werden. Zur Einjustierung der Drehzahl des Gebläses 3 kommt beispielsweise Pulsweiten-Modulation infrage. Gemäss einer anderen Ausführungsform ist der Motor des Gebläses an einen Umrichter angeschlossen. Die Drehzahl des Gebläses wird mithin über die Frequenz des Umrichters einjustiert.If the flap 4 is missing, the air flow rate 5 can also be adjusted solely by the speed of the fan 3. Pulse width modulation can be used, for example, to adjust the speed of the fan 3. According to another embodiment, the motor of the fan is connected to an inverter. The speed of the fan is therefore adjusted via the frequency of the converter.

Gemäss einer anderen Ausführungsform läuft das Gebläse bei einer festen, nicht veränderbaren Drehzahl. Der Luftdurchsatz 5 wird dann durch die Position der Klappe 4 festgelegt. Ausserdem sind weitere Aktoren möglich, welche den Luftdurchsatz 5 verändern. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Düsenstockverstellung des Brenners und / oder eine verstellbare Klappe im Abgaskanal handeln.According to another embodiment, the fan runs at a fixed, unchangeable speed. The air flow rate 5 is then determined by the position of the flap 4. In addition, further actuators are possible which change the air throughput 5. This can be, for example, an adjustment of the nozzle of the burner and / or an adjustable flap in the exhaust duct.

Der Durchfluss 6 (beispielsweise Teilchenstrom und / oder Massenstrom) des Fluids Brennstoff durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 wird durch eine Brennstoffklappe 9 eingestellt. Gemäss einer Ausführungsform ist die Brennstoffklappe 9 ein (motorisch verstellbares) Ventil.The flow rate 6 (for example particle flow and / or mass flow) of the fluid fuel through the fuel supply channel 38 is set by a fuel flap 9. According to one embodiment, the fuel flap 9 is a (motor-adjustable) valve.

Als Brennstoff kommen beispielsweise brennbare Gase wie Erdgas und / oder Propangas und / oder Wasserstoff infrage. Als Brennstoff kommt auch ein flüssiger Brennstoff wie Heizöl infrage. In diesem Fall wird die Klappe 9 durch einen motorisch einstellbaren Öldruckregler im Rücklauf der Öldüse ersetzt. Die Sicherheits-Abschaltfunktion und / oder Schliessfunktion wird durch die redundant vorhandenen Sicherheitsventile 7 - 8 implementiert. Gemäss einer speziellen Ausführungsform sind die Sicherheitsventile 7 - 8 und / oder die Brennstoffklappe 9 als integrierte Einheit(en) realisiert.For example, combustible gases such as natural gas and / or propane gas and / or hydrogen are suitable as fuel. A liquid fuel such as heating oil can also be used as fuel. In this case, the flap 9 is motorized adjustable oil pressure regulator in the return of the oil nozzle replaced. The safety shutdown function and / or closing function is implemented by the redundant safety valves 7-8. According to a special embodiment, the safety valves 7-8 and / or the fuel flap 9 are implemented as an integrated unit (s).

Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist der Brenner 1 ein Verbrennungsmotor. Insbesondere kommt ein Verbrennungsmotor einer Anlage mit Kraft-Wärme-Kopplung infrage.According to a further embodiment, the burner 1 is an internal combustion engine. In particular, an internal combustion engine of a plant with cogeneration is possible.

Brennstoff wird im und / oder vor dem Brenner 1 dem Luftstrom 5 beigemischt. Das Gemisch wird im Feuerraum des Wärmeverbrauchers 2 verbrannt. Die Wärme wird im Wärmeverbraucher 2 weitertransportiert. Beispielsweise wird erwärmtes Wasser über eine Pumpe an Heizelemente abgeführt und / oder bei Industriefeuerungen ein Gut (direkt) erwärmt. Der Abgasstrom 10 wird über einen Abgasweg 30, beispielsweise einen Schornstein, (in die Umgebung) abgeführt.Fuel is added to the air stream 5 in and / or upstream of the burner 1. The mixture is burned in the combustion chamber of the heat consumer 2. The heat is transported in the heat consumer 2. For example, heated water is discharged to heating elements via a pump and / or an item is heated (directly) in industrial furnaces. The exhaust gas flow 10 is discharged (into the environment) via an exhaust gas path 30, for example a chimney.

Eine Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 koordiniert alle Aktoren so, dass der richtige Durchsatz 6 an Brennstoff über die Stellung der Klappe 9 zum entsprechenden Durchsatz 5 an Luft für jeden Leistungspunkt eingestellt wird. Damit ergibt sich die gewünschte Luftzahl λ. Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist die Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 als Mikrokontroller ausgeführt.A regulating and / or control and / or monitoring device 16 coordinates all actuators in such a way that the correct throughput 6 of fuel is set via the position of the flap 9 to the corresponding throughput 5 of air for each power point. This results in the desired air ratio λ. According to a special embodiment, the regulating and / or control and / or monitoring device 16 is designed as a microcontroller.

Hierzu stellt die Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 das Gebläse 3 über das Signal 22 und die Luftklappe 4 über das Signal 23 auf die in der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 (in Form einer Kennlinie) hinterlegten Werte ein. Vorzugsweise umfasst die Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 einen (nicht-flüchtigen) Speicher. In dem Speicher sind jene Werte hinterlegt. Die Stellung der Brennstoffklappe 9 wird über das Signal 26 vorgegeben. Im Betrieb werden die Sicherheits-Absperrventile 7, 8 über die Signale 24, 25 geöffnet. Die Sicherheits-Absperrventile 7, 8 werden während des Betriebs offen gehalten.For this purpose, the regulating and / or control and / or monitoring device 16 sets the blower 3 via the signal 22 and the air flap 4 via the signal 23 to the in the regulating and / or control and / or monitoring device 16 (in the form of a Characteristic). The regulating and / or control and / or monitoring device 16 preferably comprises a (non-volatile) memory. Those are in the memory Values stored. The position of the fuel flap 9 is specified via the signal 26. In operation, the safety shut-off valves 7, 8 are opened via the signals 24, 25. The safety shut-off valves 7, 8 are kept open during operation.

Sollen Fehler einer Klappe 4, 9 und / oder im Gebläse 3 (beispielsweise in der (elektronischen) Schnittstelle oder Steuereinrichtung der Klappe und / oder des Gebläses) aufgedeckt werden, so kann dies durch eine sicherheitsgerichtete Rückmeldung der Position der Klappe 4 über die (bidirektionale) Signalleitung 23 für die Klappe 4 und / oder über die (bidirektionale) Signalleitung 26 für die Klappe 9 erfolgen. Eine sicherheitsgerichtete Positionsmeldung kann beispielsweise über redundante Positionsgeber realisiert werden. Falls eine sicherheitsgerichtete Rückmeldung über die Drehzahl erforderlich ist, kann diese über die (bidirektionale) Signalleitung 22 unter Verwendung von (sicherheitsgerichteten) Drehzahlgebern erfolgen. Dazu können beispielsweise redundante Drehzahlgeber verwendet werden und / oder die gemessene Drehzahl mit der Soll-Drehzahl verglichen werden. Die Ansteuer- und Rückmelde-Signale können über unterschiedliche Signalleitungen und / oder über einen bidirektionalen Bus, beispielsweise einen CAN-Bus, übermittelt werden.If faults in a flap 4, 9 and / or in the blower 3 (for example in the (electronic) interface or control device of the flap and / or the blower) are to be uncovered, this can be done by a safety-related feedback of the position of the flap 4 via the (bidirectional ) Signal line 23 for the flap 4 and / or via the (bidirectional) signal line 26 for the flap 9. A safety-related position report can be implemented, for example, using redundant position transmitters. If a safety-related feedback about the speed is required, this can take place via the (bidirectional) signal line 22 using (safety-related) speed sensors. For this purpose, redundant speed sensors can be used, for example, and / or the measured speed can be compared with the target speed. The control and feedback signals can be transmitted via different signal lines and / or via a bidirectional bus, for example a CAN bus.

Vor dem Brenner ist ein Seitenkanal 28 angebracht. Durch den Seitenkanal 28 strömt eine kleine Menge an abströmender Luft 15 nach aussen ab. Idealerweise fliesst die Luft 15 dabei in den Raum ab, aus dem das Gebläse 3 die Luft anzieht. Gemäss einer anderen Ausführungsform fliesst die abströmende Luft 15 in den Feuerraum des Wärmeverbrauchers 2 ab. Gemäss einer weiteren anderen Ausführungsform fliesst die Luft zurück in den Luftkanal 11. In diesem Fall ist zwischen Abgriff und Rückführung (zumindest lokal) ein Strömungswiderstandselement (eine Blende) im Luftkanal 11 angeordnet. Der Seitenkanal 28 bildet zusammen mit dem Brenner 1 und dem Abgasweg 30 des Wärmeverbrauchers 2 einen Strömungsteiler. Für einen festgelegten Strömungsweg durch Brenner 1 und Abgasweg 30 fliesst jeweils für einen Wert des Luftstromes 5 (umkehrbar eindeutig) ein zugehöriger Wert eines Luftstromes 15 durch den Seitenkanal 28 ab. Der Strömungsweg durch Brenner 1 und Abgasweg 30 muss dabei nur für jeden Leistungspunkt festgelegt sein. Er kann also über der Leistung (und mithin über dem Luftdurchsatz) variieren.A side channel 28 is provided in front of the burner. A small amount of outflowing air 15 flows out through the side channel 28. Ideally, the air 15 flows out into the room from which the fan 3 draws the air. According to another embodiment, the outflowing air 15 flows into the combustion chamber of the heat consumer 2. According to a further different embodiment, the air flows back into the air duct 11. In this case, a flow resistance element (an orifice) is arranged in the air duct 11 between the tap and the return (at least locally). The side channel 28 forms a flow divider together with the burner 1 and the exhaust gas path 30 of the heat consumer 2. For a fixed flow path through burner 1 and exhaust gas path 30 flows for a value of Airflow 5 (reversibly unique) from an associated value of an airflow 15 through the side channel 28. The flow path through burner 1 and exhaust gas path 30 only has to be defined for each performance point. It can therefore vary over the performance (and therefore over the air flow).

Der Fachmann erkennt, dass der Seitenkanal 28 in Bezug auf den Luftkanal 11 je nach Druckverhältnissen sowohl ein Abströmkanal als auch ein Zuströmkanal sein kann.The person skilled in the art recognizes that the side channel 28 can be both an outflow channel and an inflow channel with respect to the air channel 11, depending on the pressure conditions.

Im Seitenkanal 28 ist ein Strömungswiderstandselement (in Form einer Blende) 14 angebracht. Mit dem Strömungswiderstandselement 14 wird die Menge an abströmender Luft 15 des Strömungsteilers definiert. Der Fachmann erkennt, dass die Funktion der Blende 14 als definierter Strömungswiderstand auch durch ein Röhrchen definierter Länge (und Durchmesser) realisiert werden kann. Der Fachmann erkennt weiterhin, dass auch anhand eines laminaren Flusselements und / oder durch einen anderen definierten Strömungswiderstand die Funktion der Blende 14 realisiert werden kann.A flow resistance element (in the form of an orifice) 14 is attached in the side channel 28. With the flow resistance element 14, the amount of outflowing air 15 of the flow divider is defined. The person skilled in the art recognizes that the function of the orifice 14 as a defined flow resistance can also be realized by a tube of a defined length (and diameter). The person skilled in the art further recognizes that the function of the orifice 14 can also be realized using a laminar flow element and / or by means of another defined flow resistance.

Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14 motorisch verstellbar. Zur Vermeidung und / oder Behebung von Verstopfungen durch Schwebeteilchen kann die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14 verstellt werden. Insbesondere kann das Strömungswiderstandselement 14 geöffnet und / oder geschlossen werden. Die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements wird vorzugsweise mehrfach verstellt, um Verstopfungen zu vermeiden und / oder zu beheben.According to a special embodiment, the passage area of the flow resistance element 14 is adjustable by a motor. The passage area of the flow resistance element 14 can be adjusted in order to avoid and / or eliminate blockages caused by floating particles. In particular, the flow resistance element 14 can be opened and / or closed. The passage area of the flow resistance element is preferably adjusted several times in order to avoid and / or eliminate blockages.

Die Strömungsmenge 15 im Seitenkanal 28 hängt von der Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14 ab. Deshalb ist der Wert der Strömung 5 über im (nicht-flüchtigen) Speicher hinterlegte Kennwerte für die Messwerte der Strömung 15 bei jeder verwendeten Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14 hinterlegt. Damit kann der Wert von Strömung 5 aus den Messwerten der Strömung 15 bestimmt werden.The flow rate 15 in the side channel 28 depends on the passage area of the flow resistance element 14. Therefore, the value of the flow 5 is via characteristic values stored in the (non-volatile) memory for the measured values of the flow 15 for each passage area used Flow resistance elements 14 deposited. The value of flow 5 can thus be determined from the measured values of flow 15.

Mit dieser Anordnung ist der Durchfluss (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch den Seitenkanal 28 ein Mass für den Luftstrom 5 durch den Brenner. Dabei werden Einflüsse aufgrund von Dichteänderungen der Luft beispielsweise durch Änderungen des Absolutdrucks und / oder der Lufttemperatur durch den Massenstromsensor 13 kompensiert. Normalerweise ist die Strömung 15 sehr viel kleiner als der Luftstrom 5. Mithin wird der Luftstrom 5 (praktisch) nicht durch den Seitenkanal 28 beeinflusst. Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist der (Teilchen- und / oder Massen-) Strom 15 durch den Seitenkanal 28 mindestens um einen Faktor 100, bevorzugt mindestens um einen Faktor 1000, weiter bevorzugt mindestens um einen Faktor 10000 geringer als der (Teilchen- und / oder Massen-) Strom 5 durch den Luftkanal 11.With this arrangement, the flow (particle flow and / or mass flow) through the side channel 28 is a measure of the air flow 5 through the burner. Influences due to changes in density of the air are compensated for by changes in the absolute pressure and / or the air temperature by the mass flow sensor 13. The flow 15 is normally very much smaller than the air flow 5. The air flow 5 is therefore (practically) not influenced by the side channel 28. According to a special embodiment, the (particle and / or mass) flow 15 through the side channel 28 is at least a factor 100, preferably at least a factor 1000, more preferably at least a factor 10000, less than the (particle and / or Mass) stream 5 through the air duct 11.

In FIG 2 ist der Ausschnitt im Bereich des Seitenkanals 28 vergrössert dargestellt. Mithilfe eines Massenstromsensors 13 wird der Wert des Luftstromes 15 im Seitenkanal 28 erfasst. Das Signal des Sensors wird über die Signalleitung 21 an die Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 übertragen. In der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 wird das Signal auf einen Wert des Luftstromes 15 durch den Seitenkanal 28 und / oder des Luftstromes 5 durch den Luftkanal 11 abgebildet. Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist am Ort des Massenstromsensors 13 eine Signalverarbeitungseinrichtung vorhanden. Die Signalverarbeitungseinrichtung verfügt über eine geeignete Schnittstelle, um ein (zu einem Wert des Luftstromes) verarbeitetes Signal an die Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 zu übermitteln.In FIG 2 the detail in the area of the side channel 28 is shown enlarged. With the aid of a mass flow sensor 13, the value of the air flow 15 in the side channel 28 is recorded. The signal from the sensor is transmitted to the regulating and / or control and / or monitoring device 16 via the signal line 21. In the regulating and / or control and / or monitoring device 16, the signal is mapped to a value of the air flow 15 through the side duct 28 and / or the air flow 5 through the air duct 11. According to a further embodiment, a signal processing device is present at the location of the mass flow sensor 13. The signal processing device has a suitable interface in order to transmit a signal (to a value of the air flow) processed to the regulating and / or control and / or monitoring device 16.

Sensoren wie der Massenstromsensor 13 erlauben die Messung bei grossen Flussgeschwindigkeiten speziell in Verbindung mit Verbrennungseinrichtungen im Betrieb. Typische Werte solcher Flussgeschwindigkeiten liegen den Bereichen zwischen 0.1 m/s und 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s, 20 m/s, oder sogar 100 m/s. Massenstromsensoren, welche sich für die vorliegende Offenbarung eignen, sind beispielsweise OMRON® D6F-W oder Typ SENSOR TECHNICS® WBA Sensoren. Der nutzbare Bereich dieser Sensoren beginnt typisch bei Geschwindigkeiten zwischen 0.01 m/s und 0.1 m/s und endet bei einer Geschwindigkeit wie beispielsweise 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s, 20 m/s, oder sogar 100 m/s. Mit anderen Worten, es können untere Grenzen wie 0.1 m/s kombiniert werden mit oberen Grenzen wie 5 m/s, 10 m/s, 15 m/s, 20 m/s, oder sogar 100 m/s.Sensors such as the mass flow sensor 13 allow the measurement at high flow velocities especially in connection with Incinerators in operation. Typical values of such flow velocities are between 0.1 m / s and 5 m / s, 10 m / s, 15 m / s, 20 m / s, or even 100 m / s. Mass flow sensors which are suitable for the present disclosure are, for example, OMRON® D6F-W or type SENSOR TECHNICS® WBA sensors. The usable range of these sensors typically begins at speeds between 0.01 m / s and 0.1 m / s and ends at a speed such as 5 m / s, 10 m / s, 15 m / s, 20 m / s, or even 100 m / s. In other words, lower limits like 0.1 m / s can be combined with upper limits like 5 m / s, 10 m / s, 15 m / s, 20 m / s, or even 100 m / s.

Unabhängig davon, ob die Signalverarbeitung in der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 oder am Ort des Massenstromsensors 13 erfolgt, kann die Signalverarbeitungseinrichtung einen Filter enthalten. Der Filter mittelt über Schwankungen des Signals, welche durch Turbulenzen verursacht werden. Der Fachmann wählt hierzu einen geeigneten Filter wie beispielsweise einen gleitenden Mittelwertfilter, einen Filter mit endlicher Impulsantwort, einen Filter mit unendlicher Impulsantwort, einen Tschebyscheff-Filter etc. Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist der Filter als (programmierbare) elektronische Schaltung ausgeführt.Regardless of whether the signal processing takes place in the regulating and / or control and / or monitoring device 16 or at the location of the mass flow sensor 13, the signal processing device can contain a filter. The filter averages over fluctuations in the signal caused by turbulence. To this end, the person skilled in the art chooses a suitable filter, such as a moving average filter, a filter with a finite impulse response, a filter with an infinite impulse response, a Chebyshev filter, etc. According to a special embodiment, the filter is designed as a (programmable) electronic circuit.

Die Kombination aus Stausonde 12, Strömungswiderstandselement 14 und Filter ist vorteilhaft. Durch den Filter lassen sich Frequenzteile der Schwankungen des Signals des Massenstromsensors 13 ausgleichen, welche über der Stausonde 12 und / oder über dem Strömungswiderstandselement 14 sich kaum ausgleichen lassen. Vorzugsweise integriert die Stausonde 12 Druckschwankungen des Massenstroms 5 im Zufuhrkanal 11 von grösser als 10 Hz, weiter bevorzugt grösser als 50 Hz. Vorzugsweise dämpft das Strömungswiderstandselement 14 Druckschwankungen des Massenstroms 5 im Zufuhrkanal 11 um den Faktor 5, weiter bevorzugt mehr als den Faktor 10 oder sogar mehr als den Faktor 40. Komplementär dazu integriert der Filter Schwankungen im Bereich grösser 1 Hz, bevorzugt grösser 10 Hz. Gemäss einer weiteren speziellen Ausführungsform sind einzelne oder alle Signalleitungen 21 - 26 als (achtadrige) Rechner-Netzwerkkabel mit (oder ohne) im Kabel integrierter Energieübertragung ausgeführt. Vorteilhaft kommunizieren die an die Signalleitungen 21 - 26 angeschlossenen Einheiten nicht nur über die Signalleitungen 21 - 26, sondern sie werden über geeignete Signalleitungen 21 - 26 auch mit Energie zu deren Betrieb versorgt. Idealerweise können Leistungen bis zu 25.5 Watt durch die Signalleitungen 21 - 26 übertragen werden. Es ist vorgesehen, dass einzelne oder alle an die Signalleitungen 21 - 26 angeschlossenen Einheiten über interne Energiespeicher wie Akkumulatoren und / oder (Super-)Kondensatoren verfügen. Damit wird insbesondere die Energieversorgung der angeschlossenen Einheiten sichergestellt für den Fall, dass die Leistungen jener Einheiten die über die Signalleitungen 21 - 26 übertragbaren Leistungen übersteigen. Alternativ können die Signale auch über einen zweiadrigen, bidirektionalen Bus, z.B. einen CAN-Bus übertragen werden.The combination of damming probe 12, flow resistance element 14 and filter is advantageous. The filter allows frequency portions of the fluctuations in the signal of the mass flow sensor 13 to be compensated for, which can hardly be compensated for via the damming probe 12 and / or the flow resistance element 14. The damming probe 12 preferably integrates pressure fluctuations of the mass flow 5 in the feed channel 11 of greater than 10 Hz, more preferably greater than 50 Hz. The flow resistance element 14 preferably dampens pressure fluctuations of the mass flow 5 in the feed channel 11 by a factor of 5, more preferably more than a factor of 10 or even more than a factor of 40. Complementary to this, the filter integrates fluctuations in the range greater than 1 Hz, preferably greater than 10 Hz. According to a further special embodiment, individual or all signal lines 21 - 26 are designed as (eight-wire) computer network cables with (or without) energy transmission integrated in the cable. The units connected to the signal lines 21-26 advantageously communicate not only via the signal lines 21-26, but are also supplied with energy for their operation via suitable signal lines 21-26. Power up to 25.5 watts can ideally be transmitted through signal lines 21-26. It is provided that individual or all of the units connected to the signal lines 21 - 26 have internal energy stores such as accumulators and / or (super) capacitors. This ensures in particular the energy supply to the connected units in the event that the powers of those units exceed the powers which can be transmitted via the signal lines 21-26. Alternatively, the signals can also be transmitted via a two-wire, bidirectional bus, eg a CAN bus.

Die in FIG 2 veranschaulichte Form der Messung einer Strömung in einem Seitenkanal 28 ist für Verbrennungseinrichtungen besonders vorteilhaft. Der Luftstrom 5 in dem Luftkanal 11 zwischen Gebläse 3 und Brenner 1 ist (vielfach) turbulent. Die Strömungsschwankungen infolge Turbulenz liegen dabei in der gleichen Grössenordnung wie der gemittelte Wert des Luftstromes 5. Dadurch wird eine direkte Messung des Wertes des Luftstromes 5 (erheblich) erschwert. Die in dem Seitenkanal 28 auftretenden Strömungsschwankungen fallen deutlich geringer aus als die durch das Gebläse 3 erzeugten Strömungsschwankungen in dem Luftkanal 11. Mithin erhält man mit der in FIG 2 gezeigten Anordnung einen erheblich verbesserten Signal-Rauschabstand des Signals des Massenstromsensors 13. Der Seitenkanal 28 ist so aufgebaut, dass man (praktisch) kein relevantes makroskopisches Strömungsprofil des Luftstromes 15 erhält. Im Seitenkanal 28 streicht der Luftstrom 15 bevorzugt laminar über den Massenstromsensor 13. Der Fachmann verwendet unter anderem die Reynolds-Zahl ReD zur Einteilung des Massenstromes 15 eines Fluids im Seitenkanal 28 mit Durchmesser D in laminar oder turbulent. Gemäss einer Ausführungsform gelten Strömungen mit Reynolds-Zahlen ReD < 4000, besonders bevorzugt mit ReD < 2300, weiterhin bevorzugt mit ReD < 1000 als laminar.In the FIG 2 The illustrated form of measuring a flow in a side channel 28 is particularly advantageous for combustion devices. The air flow 5 in the air duct 11 between the fan 3 and the burner 1 is (in many cases) turbulent. The flow fluctuations due to turbulence are of the same order of magnitude as the average value of the air flow 5. This makes a direct measurement of the value of the air flow 5 (considerably) more difficult. The flow fluctuations occurring in the side duct 28 are significantly smaller than the flow fluctuations in the air duct 11 generated by the fan 3 FIG 2 Arrangement shown a significantly improved signal-to-noise ratio of the signal of the mass flow sensor 13. The side channel 28 is constructed so that (practically) no relevant macroscopic flow profile of the air flow 15 is obtained. In the side channel 28, the air flow 15 preferably sweeps laminarly over the mass flow sensor 13. The person skilled in the art uses, among other things, the Reynolds number Re D for dividing the mass flow 15 of a fluid in the side channel 28 with diameter D into laminar or turbulent. According to one Embodiments apply flows with Reynolds numbers Re D < 4000, particularly preferably with Re D <2300, further preferably with Re D <1000 as laminar.

Vorzugsweise ist die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14 bemessen, ein definiertes, vorzugsweise laminares, Strömungsprofil (eines Massenstromes 15) im Seitenkanal 28 entstehen zu lassen. Ein definiertes Strömungsprofil im Seitenkanal 28 zeichnet sich durch eine definierte Geschwindigkeitsverteilung eines Massenstromes 15 in Abhängigkeit vom Radius des Seitenkanals 28 aus. Der Massenstrom 15 verläuft mithin nicht chaotisch. Ein definiertes Strömungsprofil ist für jede Strömungsmenge 15 im Seitenkanal 28 eindeutig. Mit einem definierten Strömungsprofil ist der lokal am Massenstrom gemessene Strömungswert repräsentativ für die Strömungsmenge im Seitenkanal 28. Er ist damit repräsentativ für die Strömungsmenge 5 im Zufuhrkanal 11. Ein definiertes Strömungsprofil (eines Massenstromes 15) im Seitenkanal 28 ist vorzugsweise nicht turbulent. Insbesondere kann ein definiertes Strömungsprofil (eines Massenstromes 15) im Seitenkanal 28 eine (parabolische) Geschwindigkeitsverteilung in Abhängigkeit vom Radius des Seitenkanals 28 aufweisen.The passage area of the flow resistance element 14 is preferably dimensioned to allow a defined, preferably laminar, flow profile (of a mass flow 15) to arise in the side channel 28. A defined flow profile in the side channel 28 is characterized by a defined speed distribution of a mass flow 15 as a function of the radius of the side channel 28. The mass flow 15 is therefore not chaotic. A defined flow profile is unique for each flow quantity 15 in the side channel 28. With a defined flow profile, the flow value measured locally on the mass flow is representative of the flow rate in the side channel 28. It is therefore representative of the flow rate 5 in the feed channel 11. A defined flow profile (of a mass flow 15) in the side channel 28 is preferably not turbulent. In particular, a defined flow profile (of a mass flow 15) in the side channel 28 can have a (parabolic) speed distribution depending on the radius of the side channel 28.

In der Anordnung gemäss FIG 2 handelt es sich jedoch nicht um eine indirekte Druckmessung. Im Gegensatz zu einer Druckmessung werden Änderungen des Massenstromes infolge einer Temperaturänderung mit erfasst. Die hier offenbarte Vorrichtung vermag mithilfe der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 auch Temperaturänderungen zu kompensieren. Der Massenstromsensor 13 ist (für den Fachmann leicht) an praktisch jedes System druckseitig zu montieren.In the order according to FIG 2 however, it is not an indirect pressure measurement. In contrast to a pressure measurement, changes in the mass flow due to a change in temperature are also recorded. The device disclosed here can also compensate for temperature changes with the aid of the regulating and / or control and / or monitoring device 16. The mass flow sensor 13 is easy to install on the pressure side of practically any system.

Um den Einfluss von Turbulenzen noch weiter zu reduzieren, kann der Luftstrom 15 über eine Stausonde 12 in den Seitenkanal 28 geleitet werden. Die Stausonde 12 ist in dem Luftkanal 11 angeordnet. Die Stausonde 12 ist in Form eines Rohres mit beliebigem Querschnitt (beispielsweise rund, eckig, dreieckig, trapezförmig, vorzugsweise rund) ausgeführt. Das Ende des Rohres 12 in Richtung des Lufthauptstromes 5 ist verschlossen. Das Ende des Rohres, welches aus dem Rohr mit dem Hauptstrom 5 herausragt, bildet den Beginn des Seitenkanals 28. Jenes Ende mündet in den Seitenkanal 28. Seitlich sind an der Seite der Stausonde 12 in der Richtung, aus welcher der Luftstrom 5 kommt, mehrere Öffnungen (beispielsweise Schlitze und / oder Bohrungen) 31 angebracht. Durch die Öffnungen 31 kann ein Fluid wie beispielsweise Luft aus dem Luftkanal 11 in die Stausonde 12 eintreten. Mithin ist die Stausonde 12 über die Öffnungen 31 mit dem Luftkanal 11 in Fluidverbindung. Die Gesamtfläche der Öffnungen 31 (der durchströmbare Querschnitt der Öffnungen 31) ist deutlich grösser als die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14. Mithin ist die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14 (praktisch) bestimmend für den Wert des Luftstromes 15 durch den Seitenkanal 28. Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist der gesamte durchströmbare Querschnitt der Öffnungen 31 mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 10, besonders bevorzugt mindestens um einen Faktor 20, grösser als die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14.In order to further reduce the influence of turbulence, the air flow 15 can be conducted into the side channel 28 via a damming probe 12. The damming probe 12 is arranged in the air duct 11. The damming probe 12 is in the form of a tube with any cross section (for example round, angular, triangular, trapezoidal, preferably round). The end of the tube 12 in the direction of the main air flow 5 is closed. The end of the tube, which protrudes from the tube with the main flow 5, forms the beginning of the side channel 28. That end opens into the side channel 28. There are several on the side of the damming probe 12 in the direction from which the air flow 5 comes Openings (for example slots and / or bores) 31 are provided. Through the openings 31, a fluid such as air from the air duct 11 can enter the damming probe 12. Consequently, the damming probe 12 is in fluid communication with the air duct 11 via the openings 31. The total area of the openings 31 (the cross-section through which the openings 31 can flow) is significantly larger than the passage area of the flow resistance element 14. The passage area of the flow resistance element 14 is therefore (practically) decisive for the value of the air flow 15 through the side channel 28. According to a special embodiment the total cross-section through which the openings 31 can flow through is at least a factor of 2, preferably at least a factor of 10, particularly preferably at least a factor of 20, larger than the passage area of the flow resistance element 14.

Der Fachmann wählt für die Gesamtfläche der Öffnungen 31 eine gegenüber dem Querschnitt der Stausonde 12 kleine Fläche. Damit wirken sich Schwankungen der turbulenten Hauptströmung 5 (praktisch) nicht aus. Im Rohr der Stausonde baut sich ein beruhigter Staudruck auf. Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist der gesamte durchströmbare Querschnitt der Öffnungen 31 mindestens um einen Faktor 2, vorzugsweise mindestens um einen Faktor 5, besonders bevorzugt mindestens um einen Faktor 10, kleiner als der Querschnitt der Stausonde 12.The person skilled in the art chooses a small area for the total area of the openings 31 in relation to the cross section of the damming probe 12. Fluctuations in the turbulent main flow 5 therefore have no (practical) effect. A calm back pressure builds up in the tube of the damming probe. According to a special embodiment, the total cross-section through which the openings 31 can flow is smaller by at least a factor of 2, preferably at least a factor of 5, particularly preferably at least a factor of 10, than the cross-section of the congestion probe 12.

Ein weiterer Vorteil der Anordnung liegt darin, dass Schwebeteilchen und / oder Tröpfchen mit geringerer Wahrscheinlichkeit in den Seitenkanal 28 gelangen. Durch die wesentlich geringeren Geschwindigkeiten der Luft im Seitenkanal 28 und durch den Staudruck in der Stausonde 12 werden Schwebeteilchen und / oder Tröpfchen im turbulenten Hauptstrom 5 weiter gewirbelt. Grössere feste Partikel und / oder Tröpfchen können aufgrund des Staudrucks und aufgrund der Öffnungen 31 kaum in die Stausonde 12 gelangen. Sie werden an der Stausonde 12 vorbeigewirbelt. Vorzugweise weisen die einzelnen Öffnungen des Einlasses 31 dazu Durchmesser kleiner 5 mm, weiter bevorzugt kleiner 3 mm, besonders bevorzugt kleiner 1.5 mm auf.Another advantage of the arrangement is that suspended particles and / or droplets are less likely to get into the side channel 28. Due to the much lower speeds of the air in the side channel 28 and due to the dynamic pressure in the dynamic probe 12, suspended particles and / or droplets in the turbulent main stream 5 whirled on. Larger solid particles and / or droplets can hardly get into the damming probe 12 due to the dynamic pressure and the openings 31. They are whirled past the accumulation probe 12. For this purpose, the individual openings of the inlet 31 preferably have diameters of less than 5 mm, more preferably less than 3 mm, particularly preferably less than 1.5 mm.

Der Fachmann bringt die Öffnungen 31 derart entlang der Stausonde 12 an, dass sich der Mittelwert des Staudrucks über ein makroskopisches Strömungsprofil des Luftstromes 5 in der Stausonde 12 bildet. Der Fachmann wählt eine Stausonde 12 definierter Länge, um ein makroskopisches Strömungsprofil des Luftstromes 5 im Innern des Rohres zu glätten. Er gleicht über eine an den Luftkanal 11 angepasste Länge der Stausonde 12 die jeweiligen Strömungsverhältnisse für unterschiedlich ausgeführte Luftkanäle 11 an. Solches gilt insbesondere für Luftkanäle mit unterschiedlichen Durchmessern.The person skilled in the art makes the openings 31 along the damming probe 12 such that the mean value of the damming pressure is formed in the damming probe 12 via a macroscopic flow profile of the air flow 5. The person skilled in the art chooses a damming probe 12 of a defined length in order to smooth a macroscopic flow profile of the air flow 5 in the interior of the tube. It adjusts the respective flow conditions for differently designed air channels 11 over a length of the damming probe 12 adapted to the air channel 11. This applies in particular to air ducts with different diameters.

FIG 3 zeigt als gegenüber FIG 1 geänderte Ausführungsform ein System mit einer motorisch verstellbaren Luftklappe 4. Die Luftklappe 4 ist stromabwärts vom Gebläse 3 angeordnet. Die Luftklappe 4 ist auch stromabwärts vom Seitenkanal 28 angeordnet. Das System aus FIG 3 erlaubt die Festlegung einer Position der Luftklappe 4 und / oder der Gebläsedrehzahl für jeden Leistungspunkt. Damit ergibt sich (umkehrbar eindeutig) aus jedem Strömungswert 5 und der (rückgemeldeten) Stellung der Luftklappe 4 und / oder der (rückgemeldeten) Drehzahl des Gebläses 3 ein Strömungswert 15 im Seitenkanal 28. FIG 3 shows as opposite FIG. 1 modified embodiment a system with a motor-adjustable air flap 4. The air flap 4 is arranged downstream of the blower 3. The air flap 4 is also arranged downstream of the side channel 28. The system out FIG 3 allows the position of the air flap 4 and / or the fan speed to be determined for each power point. This results (reversibly clearly) from each flow value 5 and the (reported) position of the air flap 4 and / or the (reported) speed of the fan 3, a flow value 15 in the side channel 28.

FIG 4 zeigt als gegenüber FIG 1 und FIG 3 geänderte Ausführungsform ein System mit Mischeinrichtung 17 vor dem Gebläse 3. Im Gegensatz zu den Systemen aus FIG 1 und aus FIG 3 wird Brennstoff nicht am Brenner 1 mit Luft gemischt. Stattdessen wird Brennstoff anhand einer Mischvorrichtung 17 vor dem Gebläse 3 dem Luftstrom 5 beigemischt. Im Gebläse 3 (und im Kanal 11) findet sich demnach das Brennstoff-Luft-Gemisch. Das Brennstoff-Luft-Gemisch wird anschliessend im Brenner 1 im Feuerraum des Wärmeverbrauchers 2 verbrannt. FIG 4 shows as opposite FIG. 1 and FIG 3 modified embodiment a system with mixing device 17 in front of the blower 3. In contrast to the systems FIG. 1 and from FIG 3 fuel is not mixed with air at burner 1. Instead, fuel is added to the air flow 5 by means of a mixing device 17 upstream of the blower 3. Accordingly, the fuel-air mixture is found in the blower 3 (and in the duct 11). The The fuel-air mixture is then burned in the burner 1 in the combustion chamber of the heat consumer 2.

Im Gegensatz zu FIG 1 und FIG 3 strömt die Luft 15 saugseitig über den Massenstromsensor 13 zu. Das Gebläse 3 erzeugt an diesem Ort einen Unterdruck. Mit anderen Worten, der Seitenkanal 28 ist ein Zuströmkanal. Der Seitenkanal 28 ist vorteilhaft vor der Mischeinrichtung 17 angeordnet. Damit wirkt sich ein möglicher von der Mischeinrichtung 17 erzeugter Unterdruck nicht auf den Durchfluss 15 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch den Seitenkanal 28 aus.In contrast to FIG. 1 and FIG 3 the air 15 flows in on the suction side via the mass flow sensor 13. The blower 3 generates a vacuum at this location. In other words, the side channel 28 is an inflow channel. The side channel 28 is advantageously arranged in front of the mixing device 17. A possible negative pressure generated by the mixing device 17 thus has no effect on the flow 15 (particle flow and / or mass flow) through the side channel 28.

Änderungen der Gasmenge als Resultat von Verstellungen der motorisch verstellbaren Brennstoffklappe 9 beeinflussen den Durchfluss 15 durch den Seitenkanal 28 nicht. Die Mischeinrichtung 17 wirkt (praktisch) nicht mehr in den Bereich des Seitenkanals 28. Sollte der Unterdruck in der Zuführung des Gebläses 3 nicht ausreichen, so kann mit einem Strömungswiderstandselement 18 am Eingang 27 der Gebläsezuführung ein definierter Strömungswiderstand erzeugt werden. Zusammen mit dem Strömungswiderstandselement 14 im Seitenkanal 28 wird ein Strömungsteiler realisiert.Changes in the amount of gas as a result of adjustments to the motor-adjustable fuel flap 9 do not influence the flow 15 through the side channel 28. The mixing device 17 no longer acts (practically) in the region of the side channel 28. If the negative pressure in the supply of the blower 3 is not sufficient, a defined flow resistance can be generated with a flow resistance element 18 at the inlet 27 of the blower supply. A flow divider is implemented together with the flow resistance element 14 in the side channel 28.

In FIG 4 kann der Fluidstrom 5 nur über das Gebläse 3 mit Hilfe der Signalleitung 22 eingestellt werden. Der Fachmann erkennt, dass eine (motorisch verstellbare Klappe) zusätzlich verbaut werden kann. Eine solche Klappe ist druckseitig oder saugseitig zum Gebläse 3 angeordnet. Die Klappe kann gemäss einer anderen Ausführungsform anstelle des Strömungswiderstandselements 18 eingebaut werden. Sie ist dann praktisch als motorisch verstellbares Strömungswiderstandselement (mit Rückmeldung) ausgeführt.In FIG 4 the fluid flow 5 can only be adjusted via the blower 3 with the aid of the signal line 22. The specialist recognizes that a (motorized adjustable flap) can also be installed. Such a flap is arranged on the pressure side or suction side of the blower 3. According to another embodiment, the flap can be installed instead of the flow resistance element 18. It is then practically designed as a motor-adjustable flow resistance element (with feedback).

Der Massenstromsensor 13 ist (für den Fachmann einfach) saugseitig an praktisch jedes System anzubringen. Auch die in FIG 3 und FIG 4 offenbarten Systeme kompensieren Dichteänderungen der Luft wie zu FIG 1 dargelegt. Es wird jeweils der Teilchen- und / oder Massenstrom 5 des Fluids durch den Brenner 1 ermittelt.The mass flow sensor 13 is easy to attach to practically any system on the suction side. Also in FIG 3 and FIG 4 compensate disclosed systems Changes in density of the air such as FIG. 1 spelled out. The particle and / or mass flow 5 of the fluid through the burner 1 is determined in each case.

Die Messung des Durchflusses 15 im Seitenkanal 28 erfolgt mit einem Massenstromsensor 13. Der Massenstromsensor 13 ist im Zuströmkanal / Abströmkanal 28 angeordnet. Der Massenstromsensor 13 arbeitet vorteilhaft nach dem Anemometer-Prinzip. Dabei erwärmt ein (elektrisch) betriebener Heizer das Fluid. Der Heizwiderstand kann gleichzeitig als Temperatur-Messwiderstand verwendet werden. In einem vor dem Heizwiderstand angeordneten Messelement wird die Referenztemperatur des Fluids gemessen. Das Referenztemperatur-Messelement kann ebenfalls als Widerstand ausgeführt sein, beispielsweise in Form eines PT-1000 Elements.The flow 15 in the side channel 28 is measured with a mass flow sensor 13. The mass flow sensor 13 is arranged in the inflow / outflow channel 28. The mass flow sensor 13 advantageously works on the anemometer principle. An (electrically) operated heater heats the fluid. The heating resistor can also be used as a temperature measuring resistor. The reference temperature of the fluid is measured in a measuring element arranged in front of the heating resistor. The reference temperature measuring element can also be designed as a resistor, for example in the form of a PT-1000 element.

Idealerweise sind Heizwiderstand und Referenztemperatur-Widerstand auf einem Chip angeordnet. Der Fachmann erkennt, dass dabei die Heizung thermisch ausreichend entkoppelt sein muss vom Referenztemperatur-Messelement.Ideally, the heating resistor and the reference temperature resistor are arranged on one chip. The person skilled in the art recognizes that the heating must be sufficiently thermally decoupled from the reference temperature measuring element.

Das Anemometer kann auf zwei mögliche Arten betrieben werden. Gemäss einer ersten Ausführungsform wird der Heizwiderstand mit einer konstanten, bekannten Heizleistung, Heizspannung und / oder Heizstrom beheizt. Die Differenztemperatur des Heizers zum Referenztemperatur-Messelement ist ein Mass für den Durchfluss (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) im Seitenkanal 28. Es ist damit ebenfalls ein Mass für den Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) der Hauptströmung (durch Kanal 11).The anemometer can be operated in two possible ways. According to a first embodiment, the heating resistor is heated with a constant, known heating power, heating voltage and / or heating current. The temperature difference between the heater and the reference temperature measuring element is a measure of the flow (particle flow and / or mass flow) in the side channel 28. It is thus also a measure of the flow 5 (particle flow and / or mass flow) of the main flow (through channel 11).

Gemäss einer zweiten Ausführungsform wird der Heizer in einem geschlossenen Temperatur-Regelkreis beheizt. Es ergibt sich mithin eine konstante Temperatur des Heizers. Die Temperatur des Heizers ist (abgesehen von Schwankungen durch die Regelung) gleich der Temperatur des Sollwerts des Regelkreises. Der Sollwert der Temperatur des Heizers wird festgelegt, indem eine konstante Temperaturdifferenz zur gemessenen Temperatur des Referenztemperatur-Messelements addiert wird. Die konstante Temperaturdifferenz entspricht also der Übertemperatur des Heizers gegenüber dem Referenztemperatur-Messelement. Die in den Heizer eingebrachte Leistung ist ein Mass für den Durchfluss (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) im Seitenkanal 28. Sie ist damit ebenfalls ein Mass für den Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) der Hauptströmung.According to a second embodiment, the heater is heated in a closed temperature control loop. This results in a constant temperature of the heater. The temperature of the heater (apart from fluctuations due to the control) is equal to the temperature of the setpoint of the control loop. The setpoint of the temperature of the heater is determined by a constant temperature difference to the measured temperature of the Reference temperature measuring element is added. The constant temperature difference corresponds to the excess temperature of the heater compared to the reference temperature measuring element. The power introduced into the heater is a measure of the flow (particle flow and / or mass flow) in the side channel 28. It is thus also a measure of the flow 5 (particle flow and / or mass flow) of the main flow.

Dem Messbereich des Strömungssensors kann dabei unter Umständen eine geringe Strömung 15 im Seitenkanal 28 entsprechen. Folglich muss bei ausreichend hohem Gebläsedruck die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 14, welche den Durchfluss 15 bestimmt, klein ausgelegt werden. Bei derart kleinen Durchtrittsflächen besteht die Gefahr, dass das Strömungswiderstandselement 14 durch Schwebepartikel verstopft wird. FIG 5 lehrt, wie in solchen Fällen ein Druckteiler mit Umgehungskanal 29 aufgebaut werden kann.Under certain circumstances, a small flow 15 in the side channel 28 can correspond to the measuring range of the flow sensor. Consequently, if the blower pressure is sufficiently high, the passage area of the flow resistance element 14, which determines the flow rate 15, must be made small. With such small passage areas, there is a risk that the flow resistance element 14 will be blocked by floating particles. FIG 5 teaches how a pressure divider with bypass channel 29 can be constructed in such cases.

Hinter dem ersten Strömungswiderstandselement 14 mit grösserer Durchtrittsfläche liegt dann ein zweites Strömungswiderstandselement 19. Mithin wird der Druck zwischen den beiden Strömungswiderstandselementen 14 und 19 geteilt. Die Durchtrittsflächen der Strömungswiderstandselemente 14 und 19 bestimmen die Teilung des Drucks. Vor dem Massenstromsensor 13 im Umgehungskanal 29 ist ein weiteres Strömungswiderstandselement 20 angeordnet. Der Fachmann wählt die Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 20 ausreichend gross. Der Fachmann wählt ausserdem eine dem Massenstromsensor 13 angepasste Durchtrittsfläche des Strömungswiderstandselements 20. Mit dem so aufgebauten Sub-Strömungsteiler kann dann (umkehrbar eindeutig) auf den Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 geschlossen werden.A second flow resistance element 19 is then located behind the first flow resistance element 14 with a larger passage area. The pressure is therefore divided between the two flow resistance elements 14 and 19. The passage areas of the flow resistance elements 14 and 19 determine the division of the pressure. A further flow resistance element 20 is arranged in front of the mass flow sensor 13 in the bypass channel 29. The person skilled in the art chooses the passage area of the flow resistance element 20 to be sufficiently large. The person skilled in the art also selects a passage area of the flow resistance element 20 which is adapted to the mass flow sensor 13. The sub-flow divider constructed in this way can then be used (reversibly unambiguously) to determine the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11.

Für eine fehlersichere Ausführung des Messvorgangs kann der Massenstromsensor 13 (zweifach) redundant mit Ergebnisvergleich realisiert werden. Die doppelte Ausführung betrifft zunächst den Massenstromsensor 13 selbst sowie die Signalverarbeitungseinrichtung. Der Ergebnisvergleich kann dann in einer sicheren Hardware und / oder Software am Ort der Sensoren und / oder in der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 durchgeführt werden. Gemäss einer weiteren Ausführungsform wird der Seitenkanal 28 (zweifach) redundant realisiert. Vorzugsweise umfasst jeder redundant vorhandene Seitenkanal 28 ein Strömungswiderstandselement 14. Damit lassen sich Fehler aufgrund verstopfter Strömungswiderstandselemente 14 aufdecken. Die Abzweigung für den zweiten Seitenkanal liegt in diesem Fall vorzugsweise zwischen Strömungswiderstandselement 14 und Stausonde 12. Die Stausonde 12 kann aufgrund der (vergleichsweise) grossen Öffnungen 31 als fehlersicher angenommen werden.For a fail-safe execution of the measurement process, the mass flow sensor 13 can be implemented redundantly (twice) with a comparison of results. The double version initially affects the Mass flow sensor 13 itself and the signal processing device. The result comparison can then be carried out in secure hardware and / or software at the location of the sensors and / or in the regulating and / or control and / or monitoring device 16. According to a further embodiment, the side channel 28 is implemented redundantly (twice). Each redundantly present side channel 28 preferably includes a flow resistance element 14. This allows errors due to clogged flow resistance elements 14 to be detected. In this case, the branch for the second side channel is preferably between the flow resistance element 14 and the damming probe 12. The damming probe 12 can be assumed to be fail-safe due to the (comparatively) large openings 31.

Es können andere Fehler wie Belagbildung auf dem Massenstromsensor 13, Kratzer und / oder andere Beschädigungen, die auf das Messsignal Einfluss haben, erkannt werden. Durch den (zweifach) redundanten Aufbau der Signalverarbeitungseinrichtung können auch Fehler in der Signalverarbeitungseinrichtung erkannt werden. Gemäss einer Ausführungsform werden die Messwerte der redundant vorhandenen Massenstromsensoren 13, vorzugsweise mit jeweils zusätzlicher Mittelwertbildung, durch Subtraktion miteinander verglichen. Die Differenz Δ liegt dann innerhalb eines Schwellwertbandes ε 1 Δ ε 2

Figure imgb0001
mit den Grenzen ε 1 und ε 2. Mit Hilfe einer Kennlinie der jeweiligen Grenzwerte ε 1 und ε 2 über dem Sollwert des Durchflusses 5 kann die Differenz Δ für jeden Sollwert des Durchflusses 5 verglichen und bewertet werden.Other errors, such as the formation of deposits on the mass flow sensor 13, scratches and / or other damage which have an influence on the measurement signal, can be identified. The (double) redundant structure of the signal processing device also allows errors in the signal processing device to be recognized. According to one embodiment, the measured values of the redundant mass flow sensors 13, preferably with additional averaging in each case, are compared with one another by subtraction. The difference Δ then lies within a threshold value band - ε 1 Δ ε 2nd
Figure imgb0001
with the limits ε 1 and ε 2 . With the aid of a characteristic curve of the respective limit values ε 1 and ε 2 above the setpoint value of the flow rate 5, the difference Δ for each setpoint value of the flow rate 5 can be compared and evaluated.

Mit der beschriebenen Anordnung kann der Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 anhand des Sensorsignals 21 über das Gebläse 3 ausgeregelt werden. Zum Erreichen des Sollwerts des Durchflusses 5 werden alle Luft-Aktoren 4 mit Ausnahme der Drehzahl des Gebläses 3 auf je eine fest eingegebene Sollposition gestellt. Die Sollpositionen sind für den geforderten Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 in der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 hinterlegt. Anhand eines geschlossenen Regelkreises wird die Drehzahl des Gebläses 3 so weit verstellt, bis der Sensormesswert 21 den im Speicher hinterlegten Wert für den geforderten Durchfluss erreicht.With the arrangement described, the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 can be regulated by means of the sensor signal 21 via the blower 3. To achieve the setpoint of flow 5, all air actuators 4, with the exception of the speed of the fan 3, are each set to a permanently entered setpoint position. The target positions are for the required flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 in the regulating and / or control and / or monitoring device 16. Using a closed control loop, the speed of the fan 3 is adjusted until the sensor measured value 21 reaches the value for the required flow rate stored in the memory.

FIG 6 zeigt den Regelkreis. Der für den geforderten Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 zugehörige Sollwert 32 für den Durchfluss 15 im Seitenkanal 28 ist im Speicher der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 hinterlegt. Ein Vergleich zwischen Sollwert 32 und Signal 21 des Massenstromsensors 13 ergibt über eine (Einrichtung zur) Differenzbildung 35 eine Soll-Ist-Abweichung 33. Mittels eines Reglers 37, der beispielsweise als (selbst-adaptierender) PI-Regler oder als (selbst-adaptierender) PID-Regler ausgeführt sein kann, wird das Stellsignal 22 für das Gebläse 3 vorgegeben. Das Gebläse 3 erzeugt als Antwort auf das Stellsignal 22 den Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11. Das Signal 21 wird mit Hilfe der vorgenannten Messanordnung 34 umfassend den Seitenkanal 28, mindestens ein Strömungswiderstandselement 14, den Massenstromsensor 13 und optional die Stausonde 12 generiert. Das Signal 21 ist ein (umkehrbar eindeutiges) Mass für den Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11. Der hier offenbarte Regelkreis kompensiert Änderungen der Luftdichte. Solche Änderungen treten beispielsweise infolge von Temperaturschwankungen und / oder Änderungen des Absolutdrucks auf. FIG 6 shows the control loop. The setpoint 32 associated with the required flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 for the flow rate 15 in the side channel 28 is stored in the memory of the regulating and / or control and / or monitoring device 16. A comparison between the setpoint 32 and the signal 21 of the mass flow sensor 13 results in a setpoint-actual deviation 33 via a (device for) difference formation 35. By means of a controller 37, which is used, for example, as a (self-adapting) PI controller or as (self-adapting) ) PID controller can be executed, the control signal 22 is given for the blower 3. In response to the actuating signal 22, the blower 3 generates the throughflow 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11. The signal 21 is, with the aid of the aforementioned measuring arrangement 34, comprising the side channel 28, at least one flow resistance element 14, the mass flow sensor 13 and optionally the Jam probe 12 generated. The signal 21 is a (reversibly unique) measure of the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11. The control circuit disclosed here compensates for changes in air density. Such changes occur, for example, as a result of temperature fluctuations and / or changes in absolute pressure.

Der Fachmann erkennt, dass der Regler 29 auch als Fuzzy-Logik Regler und / oder als neuronales Netz realisiert sein kann. Der Fachmann erkennt weiterhin, dass das Stellsignal 22 für das Gebläse 3 beispielsweise ein Pulsweiten-moduliertes Signal sein kann. Gemäss einer alternativen Ausführungsform ist das Stellsignal 22 für das Gebläse 3 ein durch einen (Matrix-) Umrichter erzeugter Wechselstrom. Die Frequenz des Wechselstromes entspricht (ist proportional zu) der Drehzahl des Gebläses 3.The person skilled in the art recognizes that the controller 29 can also be implemented as a fuzzy logic controller and / or as a neural network. The person skilled in the art further recognizes that the control signal 22 for the blower 3 can be a pulse-width-modulated signal, for example. According to an alternative embodiment, the control signal 22 for the fan 3 is an alternating current generated by a (matrix) converter. The frequency of the AC corresponds to (is proportional to) the speed of the fan 3.

Falls das System fehlersicher auszulegen ist, müssen die Sollpositionen der Aktoren 4 fehlersicher ermittelt werden. Dies erfolgt beispielsweise anhand zweier Positionssensoren (Winkelgeber, Hubgeber, Lichtschranke etc).If the system is to be designed fail-safe, the target positions of the actuators 4 must be determined fail-safe. This is done, for example, using two position sensors (angle sensors, stroke sensors, light barriers, etc.).

Der optionale (elektronische) Filter 36 glättet das Messsignal. Der Filter 36 kann gemäss einer Ausführungsform adaptiv ausgeführt sein. Hierzu wird das Messsignal über eine lange, maximale Integrationszeit (beispielsweise zwei Sekunden bis fünf Sekunden) als Vergleichswert mit einem gleitenden Mittelwertfilter gemittelt. Bei Abweichung eines Messwertes vom Mittelwert der Messwerte oder alternativ vom Sollwert 32 ausserhalb eines vorgegebenen Bandes wird ein Sollwertsprung angenommen. Als Ist-Wert wird nun direkt der Messwert verwendet. Mithin reagiert der Regelkreis sofort mit der Abtastrate des Regelkreises.The optional (electronic) filter 36 smoothes the measurement signal. The filter 36 can be designed adaptively according to one embodiment. For this purpose, the measurement signal is averaged over a long, maximum integration time (for example two seconds to five seconds) as a comparison value using a moving average filter. If a measured value deviates from the mean value of the measured values or alternatively from the target value 32 outside a predetermined range, a target value jump is assumed. The measured value is now used directly as the actual value. The control loop therefore reacts immediately with the sampling rate of the control loop.

Liegen die Messwerte wieder innerhalb des definierten Bandes, wird die Integrationszeit schrittweise mit (jeder) Abtastung des Regelkreises erhöht. Der so integrierte Wert wird als Ist-Wert verwendet. Dies erfolgt so lange, bis die maximale Integrationszeit erreicht ist. Der Regelkreis wird jetzt als stationär angesehen. Der so gemittelte Wert wird nun als Ist-Wert verwendet. Das offenbarte Verfahren ermöglicht ein exaktes stationäres Messsignal bei maximaler Dynamik.If the measured values are again within the defined range, the integration time is increased step by step with (each) scan of the control loop. The value integrated in this way is used as the actual value. This continues until the maximum integration time is reached. The control loop is now considered stationary. The value averaged in this way is now used as the actual value. The disclosed method enables an exact stationary measurement signal with maximum dynamics.

Gemäss einer Ausführungsform ist bei einer als Mikrokontroller ausgeführten Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 die Zuordnung der Stellungen 23 des mindestens einen Luft-Aktors 4 und des Sollwerts 32 für den Massenstromsensor 13 als Funktion des Durchflusses 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 hinterlegt. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Funktion tabellarisch hinterlegt. Zwischenwerte zwischen den durch die Tabelle definierten Punkten werden linear interpoliert. Als Alternative werden Zwischenwerte zwischen den durch die Tabelle definierten Punkten durch ein Polynom über mehrere benachbarte Werte und / oder über (kubische) Splines interpoliert. Der Fachmann erkennt, dass auch weitere Formen der Interpolation realisierbar sind.According to one embodiment, in the case of a regulating and / or control and / or monitoring device 16 designed as a microcontroller, the assignment of the positions 23 of the at least one air actuator 4 and the setpoint 32 for the mass flow sensor 13 is a function of the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11. In a particularly preferred embodiment, the Function stored in a table. Intermediate values between the points defined by the table are interpolated linearly. As an alternative, intermediate values between the points defined by the table are interpolated by a polynomial over several neighboring values and / or over (cubic) splines. The person skilled in the art recognizes that other forms of interpolation can also be implemented.

Gemäss einer Ausführungsform verfügt die Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 über ein Lesegerät zur Identifikation anhand radiofrequenter Wellen (RFID-Lesegerät). Die Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 ist ausgebildet, anhand des Lesegeräts Betriebsparameter wie Formeln (von abschnittsweise definierter Polynomen) und / oder wie die vorgenannten Tabellen aus einem sogenannten (RFID-)Transponder einzulesen. Die Betriebsparameter werden anschliessend im (nicht-flüchtigen) Speicher der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 hinterlegt. Sie können bei Bedarf durch einen Mikroprozessor ausgelesen und / oder verwendet werden.According to one embodiment, the regulating and / or control and / or monitoring device 16 has a reading device for identification on the basis of radio-frequency waves (RFID reading device). The regulating and / or control and / or monitoring device 16 is designed to use the reading device to read operating parameters such as formulas (of polynomials defined in sections) and / or like the aforementioned tables from a so-called (RFID) transponder. The operating parameters are then stored in the (non-volatile) memory of the regulating and / or control and / or monitoring device 16. If necessary, they can be read out and / or used by a microprocessor.

In der nachfolgenden Tabelle sind neben dem Sollwert für den Massenstromsensor 13 im Seitenkanal 28 die Werte für die motorische Klappe 4 dargestellt. Weiterhin sind in der nachfolgenden Tabelle die Werte für eine weitere, auf den Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 wirksame (motorisch verstellbare) Klappe bzw Ventil dargestellt. Je nach Ausführungsform können noch weitere Aktoren in Form von Spalten hinzugefügt werden. Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist keine der Klappen vorhanden. Damit entfallen die entsprechenden Spalten. Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 (motorisch verstellbare) Klappe bzw Ventil 4 (motorisch verstellbare) weitere Klappe bzw weiteres Ventil Sollwert 32 für Durchfluss 15 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Seitenkanal 28 Wert 1 Winkel 1 Winkel 1 Strömungswert 1 Wert 2 Winkel 2 Winkel 2 Strömungswert 2 ... ... ... ... Wert n Winkel n Winkel n Strömungswert n The table below shows the setpoint for the mass flow sensor 13 in the side channel 28 and the values for the motorized flap 4. The table below also shows the values for a further (motor-adjustable) flap or valve which acts on the flow 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11. Depending on the embodiment, further actuators can be added in the form of columns. According to a special embodiment, none of the flaps are present. This eliminates the corresponding columns. Flow 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 (Motorized adjustable) flap or valve 4 (Motor-adjustable) additional flap or valve Setpoint 32 for flow 15 (particle flow and / or mass flow) through side channel 28 Value 1 Angle 1 Angle 1 Flow value 1 Value 2 Angle 2 Angle 2 Flow value 2 ... ... ... ... Value n Angle n Angle n Flow value n

Soll ein bestimmter Wert des Durchflusses 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 eingestellt werden, so werden die beiden Werte, zwischen denen der gewünschte Wert des Durchflusses 5 liegt, in der Tabelle gesucht. Anschliessend wird die Lage zwischen den beiden Werten ermittelt. Liegt der gewünschte Wert des Durchflusses 5 einen Betrag s% zwischen den Werten k und k + 1 (1 ≤ k < n), so wird auch der Winkel der (motorisch verstellbaren) Klappe bzw Ventil 4 im Abstand von s% zwischen den Winkeln k und k + 1 angefahren. Ebenso verhält es sich mit dem Winkel (der Stellung) der (motorisch verstellbaren) weiteren Klappe bzw des weiteren Ventils. Der Durchflusswert 5 kann als absolute Zahl angegeben sein und / oder relativ zu einem Wert, vorzugsweise zum Durchfluss 5 beim grössten Leistungswert. Der Durchflusswert ist dann beispielsweise in Prozent vom Durchfluss 5 des grössten Leistungswerts hinterlegt.If a specific value of flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 is to be set, the two values between which the desired value of flow rate 5 lies are searched in the table. The position between the two values is then determined. If the desired value of the flow rate 5 is an amount s% between the values k and k + 1 (1 ≤ k <n), then the angle of the (motor-adjustable) flap or valve 4 at a distance of s% between the angles k and approached k + 1. The same applies to the angle (the position) of the (motor-adjustable) further flap or the further valve. The flow rate 5 can be specified as an absolute number and / or relative to a value, preferably to the flow rate 5 at the greatest power value. The flow value is then stored, for example, as a percentage of the flow 5 of the greatest power value.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform werden anstelle der vorgenannten Tabelle die Stellungen des mindestens einen Luft-Aktors 4 als Polynom in Abhängigkeit vom Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 hinterlegt. Gemäss noch einer weiteren Ausführungsform werden die Stellungen des mindestens einen Luft-Aktors 4 als abschnittsweise definierte Funktionen in Abhängigkeit vom Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 hinterlegt. Gemäss wiederum einer weiteren Ausführungsform werden die Stellungen des mindestens einen Luft-Aktors 4 als (Ventil-) Öffnungskurve(n) hinterlegt.According to a further embodiment, the positions of the at least one air actuator 4 are stored as a polynomial as a function of the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 instead of the aforementioned table. According to yet another embodiment, the positions of the at least one air actuator 4 are stored as functions defined in sections as a function of the flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11. According to another embodiment, the positions of the at least one air actuator 4 are stored as a (valve) opening curve (s).

Um einen falsch angenommenen Wert des Luftdurchsatzes auszuschliessen, beispielsweise aufgrund ausgefallener Bauteile und / oder defekter Zuleitungen etc, kann die Auslegung fehlersicher vorgenommen werden. Das bedeutet, dass der mindestens eine Aktor 4 aus der vorgenannten Tabelle überwacht seine Stellung anfahren kann. Das bedeutet auch, dass der Durchfluss 15 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch den Seitenkanal 28 sicherheitsgerichtet erfasst wird.In order to exclude an incorrectly assumed value of the air throughput, for example due to failed components and / or defective supply lines, etc., the design can be made fail-safe. This means that the at least one actuator 4 from the aforementioned table can monitor its position. This also means that the flow 15 (particle flow and / or mass flow) through the side channel 28 is detected in a safety-related manner.

Wenn ein vorgegebener Durchfluss 5 durch Kanal 11 eingstellt werden soll, wird direkt die korrekte Kombination aus Stellungen des mindestens einen Aktors 4 und Durchfluss 15 durch Seitenkanal 28 ermittelt und angefahren. Dies geschieht auch dann, wenn die Kennlinie einzelner Aktoren nicht linear ist. Man erhält bei einer Folge von Kennlinienpunkten mit ausreichend dichtem Abstand zueinander eine (nahezu) lineare Skala für den Durchfluss 5. Das ist für den Betrieb der Verbrennungseinrichtung von grossem Vorteil.If a predetermined flow rate 5 through channel 11 is to be set, the correct combination of positions of the at least one actuator 4 and flow rate 15 through side channel 28 is determined and started. This also happens if the characteristic curve of individual actuators is not linear. With a sequence of characteristic points with a sufficiently close distance from one another, an (almost) linear scale for the flow rate 5 is obtained. This is of great advantage for the operation of the combustion device.

In die oben dargestellte Tabelle kann man auch die Stellung des Aktors 9, mit dem der Brennstoffdurchsatz 6 eingestellt wird, aufnehmen. Diese Stellung kann sowohl die Position einer Klappe und / oder die Stellung bzw Öffnung eines Brennstoffventils und / oder ein gemessener Strömungswert vom Brennstoffdurchsatz 6 sein.The position of the actuator 9 with which the fuel throughput 6 is set can also be included in the table shown above. This position can be both the position of a flap and / or the position or opening of a fuel valve and / or a measured flow value from the fuel throughput 6.

Damit hat man für eine voreingestellte Luftzahl λ bei jedem Luftdurchsatz 5 immer den korrekten Brennstoffdurchsatz 6 zugeordnet. Der Luftdurchsatz 5 wird somit synonym zum Leistungswert, da geförderter Brennstoffdurchsatz 6 und Luftdurchsatz 5 fest miteinander verbunden sind. Umgekehrt kann man zur Einstellung der Leistung den Brennstoffdurchsatz 6 bzw die Stellung des Brennstoff-Aktors 9 festlegen. In der Tabelle kann man den zugeordnete Luftdurchsatz 5 anhand der Kennlinie und / oder anhand der linearen Interpolation zwischen den Tabellenwerten bestimmen. Die Positionen der Luft-Aktoren 4 sowie des Sollwerts des Massenstromes 32 an Luft können wie oben beschrieben tabellarisch interpoliert und / oder über eine andere mathematische Zuordnung bestimmt werden.This means that the correct fuel flow rate 6 has always been assigned for a preset air ratio λ for each air flow rate 5. The air throughput 5 thus becomes synonymous with the performance value, since the fuel throughput 6 and the air throughput 5 are firmly connected to one another. Conversely, the fuel throughput 6 or the position of the fuel actuator 9 can be defined for setting the power. The assigned air throughput 5 can be determined in the table on the basis of the characteristic curve and / or on the basis of the linear interpolation between the table values. The positions of the air actuators 4 and the setpoint value of the mass flow 32 in air can be as above described are interpolated in a table and / or determined using another mathematical assignment.

Gemäss einer Ausführungsform sind die Werte für den Durchfluss 5 in der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 absolut angegeben. Gemäss einer anderen Ausführungsform sind die Werte für den Durchfluss 5 in der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 relativ zu einem bestimmten Wert des Durchflusses angegeben. Bevorzugt sind die Werte für den Durchfluss in der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 relativ zum maximalen Durchsatz 5 (an Luft) bei maximaler Leistung angegeben.According to one embodiment, the values for the flow rate 5 are given absolutely in the regulating and / or control and / or monitoring device 16. According to another embodiment, the values for the flow rate 5 are specified in the regulating and / or control and / or monitoring device 16 relative to a specific value of the flow rate. The values for the flow are preferably specified in the regulating and / or control and / or monitoring device 16 relative to the maximum throughput 5 (in air) at maximum output.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Brennstoffdurchsatz 6 nicht direkt dem Luftdurchsatz 5 zugeordnet. In dieser Ausführungsform wird in einer zweiten funktionalen Zuordnung die Stellung der Brennstoffklappe bzw des Brennstoffventils 9 dem Brennstoffdurchsatz 6 zugeordnet. Dies kann wie bei Luft über eine Tabelle erfolgen, wie nachstehend dargestellt. Brennstoffdurchsatz 6 (motorisch verstellbare) Brennstoffklappe bzw Brennstoffventil 9 Wert 1 Winkel 1 Wert 2 Winkel 2 ... ... Wert n Winkel n In a further particularly preferred embodiment, the fuel throughput 6 is not directly assigned to the air throughput 5. In this embodiment, the position of the fuel flap or the fuel valve 9 is assigned to the fuel throughput 6 in a second functional assignment. As with air, this can be done using a table as shown below. Fuel flow 6 (Motor-adjustable) fuel flap or fuel valve 9 Value 1 Angle 1 Value 2 Angle 2 ... ... Value n Angle n

Zwischen den einzelnen Werten kann auch hier (linear) interpoliert werden. Die Zuordnung kann natürlich auch über Polynome erfolgen, die zumindest abschnittsweise definiert sind.Interpolation (linear) between the individual values is also possible here. The assignment can of course also be done using polynomials that are defined at least in sections.

Der in der Tabelle hinterlegte Brennstoffdurchsatz 6 ist dabei ein absoluter oder relativer Wert für eine Luftzahl λ0. Der in der Tabelle hinterlegte Brennstoffdurchsatz 6 ist dabei auch ein absoluter oder relativer Wert für den in der Brennstoffzufuhr während eines Einstellvorgangs vorhandenen Brennstoff. Die Luftzahl λ0 wird üblicherweise während des Einstellvorgangs vorgegeben. Die funktionale Zuordnung erfolgt während des genannten Einstellvorgangs. Dabei wird dem Brennstoffdurchsatz 6 des geförderten Brennstoffes bei festgelegter Luftzahl λ0 dem in der linearisierten Skala definierten Luftdurchsatz 5 zugeordnet. Damit wird die Position des Brennstoff-Aktors 9 auf eine lineare Skala des Brennstoffdurchsatzes 6 abgebildet.The fuel throughput 6 stored in the table is an absolute or relative value for an air ratio λ 0 . The fuel throughput 6 stored in the table is also a absolute or relative value for the fuel present in the fuel supply during a setting process. The air ratio λ 0 is usually specified during the setting process. The functional assignment takes place during the setting process mentioned. In this case, the fuel throughput 6 of the delivered fuel is assigned to the air throughput 5 defined in the linearized scale at a defined air ratio λ 0 . The position of the fuel actuator 9 is thus mapped onto a linear scale of the fuel throughput 6.

Der auf einer linearen Skala bekannte Luftdurchsatz 5 mit dem Formelzeichen L , und den auf einer linearen Skala bekannte Brennstoffdurchsatz 6 mit dem Formelzeichen G hängen dann über die Gleichung L = λ · Lmin · G zusammen. Lmin ist dabei der Mindestluftbedarf des Brennstoffs, d. h. das Verhältnis von Luftdurchsatz 5, der bei Bedingungen von Stöchiometrie notwendig ist, im Verhältnis zum Brennstoffdurchsatz 6. Lmin ist eine Grösse, die von der Zusammensetzung des Brennstoffs bzw Art des Brennstoffs abhängt.The air flow rate 5 with the formula symbol L known on a linear scale and the fuel flow rate 6 with the formula symbol G known on a linear scale are then related via the equation V hängen L = λ · L min · G. L min is the minimum air requirement of the fuel, ie the ratio of air throughput 5, which is necessary under conditions of stoichiometry, to fuel throughput 6. L min is a quantity that depends on the composition of the fuel or the type of fuel.

Während der Einstellung hat die Brennstoff-Zusammensetzung den Mindestluftbedarf Lmin0. Damit besteht während des Einstellvorgangs der Zusammenhang V ˙ L 0 = λ 0 L min 0 V ˙ G 0

Figure imgb0002
zwischen dem Luftdurchsatz während des Einstellvorgangs L0, der Luftzahl während des Einstellvorgangs λ 0, dem Mindestluftbedarf während des Einstellvorgangs L min0 und dem Brennstoffdurchsatz während Einstellvorgangs G0. Am maximalen Leistungspunkt besteht der Zusammenhang V ˙ L 0 max = λ 0 L min 0 V ˙ G 0 max
Figure imgb0003
mit dem Luftdurchsatz am maximalen Leistungspunkt L0max und mit dem Brennstoffdurchsatz G0max am maximalen Leistungspunkt. Jeweils im Verhältnis zum Luftdurchsatz 5 bzw Brennstoffdurchsatz 6 bei maximaler Leistung, wie während des Einstellvorgangs festgelegt, ergibt sich für jeden Betriebszustand der Zusammenhang V ˙ L V ˙ L 0 max = λ λ 0 L min L min 0 V ˙ G V ˙ G 0 max
Figure imgb0004
für den Luftdurchsatz 5 in Abhängigkeit vom Brennstoffdurchsatz 6. Mit dem jeweiligen relativen Wert vom Luftdurchsatz 5 V ˙ L V ˙ L 0 max =
Figure imgb0005
RL und dem relativen Wert vom Brennstoffdurchsatz 6 V ˙ G V ˙ G 0 max = V ˙ RG
Figure imgb0006
wird der Zusammenhang: V ˙ RL = λ λ 0 L min L min 0 V ˙ RG
Figure imgb0007
During the setting, the fuel composition has the minimum air requirement L min0 . This means that there is a connection during the setting process V ˙ L 0 = λ 0 L min 0 V ˙ G 0
Figure imgb0002
between the air flow rate during the setting process V̇ L 0 , the air ratio during the setting process λ 0 , the minimum air requirement during the setting process L min 0 and the fuel flow rate during the setting process V̇ G 0 . The connection exists at the maximum credit point V ˙ L 0 Max = λ 0 L min 0 V ˙ G 0 Max
Figure imgb0003
with the air throughput at the maximum power point V̇ L 0 max and with the fuel throughput V̇ G 0 max at the maximum power point. In each case in relation to the air throughput 5 or fuel throughput 6 at maximum output, such as during the The setting process determines the relationship for each operating state V ˙ L V ˙ L 0 Max = λ λ 0 L min L min 0 V ˙ G V ˙ G 0 Max
Figure imgb0004
for the air flow rate 5 depending on the fuel flow rate 6. With the respective relative value of the air flow rate 5 V ˙ L V ˙ L 0 Max =
Figure imgb0005
RL and the relative value of the fuel throughput 6 V ˙ G V ˙ G 0 Max = V ˙ RG
Figure imgb0006
the relationship becomes: V ˙ RL = λ λ 0 L min L min 0 V ˙ RG
Figure imgb0007

Hat man Bedingungen wie bei der Einstellung bezüglich Luftzahl λ und Gaszusammensetzung, so wird RL = V̇RG . Mithin ist der relative Luftdurchsatz gleich dem relativen Brennstoffdurchsatz, wie er während des Einstellvorgangs bezogen auf die Maximalwerte auch festgelegt wurde.If you have conditions like the setting regarding air ratio λ and gas composition, then RL = V̇ RG . The relative air throughput is therefore equal to the relative fuel throughput as was also determined during the setting process based on the maximum values.

Ändert sich beispielsweise die Gaszusammensetzung, so ändert sich auch der Mindestluftbedarf Lmin, so dass L min L min 0 = F 1

Figure imgb0008
wird. Dann muss der Brennstoffdurchsatz 6 um den Faktor 1/F erhöht werden, falls die Luftzahl λ beim gleichen Wert bleiben soll. Mit anderen Worten muss bei einer Änderung der Zusammensetzung des Brennstoffs, bei der sich der Mindestluftbedarf Lmin um den Faktor F erhöht, für gleichbleibende Luftzahl λ der Brennstoffdurchsatz 6 um den Faktor F gegenüber den Einstellbedingungen verringert werden. Alternativ kann auch der Luftdurchsatz 5 um den Faktor F erhöht werden.If, for example, the gas composition changes, the minimum air requirement L min also changes , so that L min L min 0 = F 1
Figure imgb0008
becomes. Then the fuel throughput 6 must be increased by a factor of 1 / F if the air ratio λ is to remain at the same value. In other words, in the event of a change in the composition of the fuel in which the minimum air requirement L min increases by the factor F, the fuel throughput 6 must be reduced by the factor F compared to the setting conditions for a constant air ratio λ. Alternatively, the air flow rate 5 can be increased by a factor of F.

Möchte man die Luftzahl λ um den Faktor F ändern, muss ebenfalls der Brennstoffdurchsatz 6 um den Faktor F verringert werden oder der Luftdurchsatz 5 um den Faktor F erhöht werden.If you want to change the air ratio λ by the factor F, the fuel throughput 6 must also be reduced by the factor F or the air throughput 5 must be increased by the factor F.

Beide Werte, Luftdurchsatz 5 und Brennstoffdurchsatz 6, liegen jeweils in einer nahezu linearen Skala vor. Damit ist es ausreichend, den Faktor F für einen Leistungspunkt zu kennen, um damit den Brennstoffdurchsatz 6 für jeden Leistungspunkt aus den bei der Einstellung hinterlegten Werten zu berechnen, falls der Luftdurchsatz 5 als Leistungsgrösse verwendet wird. Wird der Brennstoffdurchsatz 6 als Leistungsgrösse 5 verwendet, kann äquivalent der korrekte Luftdurchsatz 5 für jeden Leistungspunkt errechnet werden.Both values, air throughput 5 and fuel throughput 6, are each on an almost linear scale. It is therefore sufficient to know the factor F for one performance point in order to calculate the fuel throughput 6 for each performance point from the values stored in the setting if the air throughput 5 is used as the performance variable. If the fuel throughput 6 is used as the output variable 5, the correct air throughput 5 can be calculated for each output point.

Mit den jeweiligen Zuordnungen der Positionen für die Luft-Stellglieder 4 bzw für den Sollwert 32 im Abströmkanal zum Luftdurchsatz 5 und der Zuordnung der Stellung des Brennstoff-Aktors 9 zum Brennstoffdurchsatz 6 können dann für einen vorgegebenen Leistungswert die entsprechenden Positionen eingestellt werden. Die Fördermenge des Gebläses 3 kann entsprechend ausgeregelt werden.With the respective assignments of the positions for the air actuators 4 or for the setpoint 32 in the outflow channel to the air throughput 5 and the assignment of the position of the fuel actuator 9 to the fuel throughput 6, the corresponding positions can then be set for a predetermined power value. The delivery rate of the blower 3 can be adjusted accordingly.

Der aktuelle Wert für den Brennstoffdurchsatz 6 wird also über einen festen Faktor dem aktuellen Wert vom Luftdurchsatz 5 zugeordnet. Ein Basis-Faktor wird wie oben dargestellt während der Einstellung ermittelt. Für eine direkte Darstellung von Luftdurchsatz 5 bzw Brennstoffdurchsatz 6 beträgt er λ 0·L min0. Für eine Darstellung von Luftdurchsatz 5 bzw Brennstoffdurchsatz 6 relativ zu den jeweiligen Maximalwerten aus dem Einstellvorgang wird er bevorzugt auf eins gesetzt.The current value for fuel throughput 6 is thus assigned to the current value of air throughput 5 via a fixed factor. A base factor is determined during the setting as shown above. For a direct representation of air throughput 5 or fuel throughput 6, it is λ 0 · L min 0 . For a representation of air throughput 5 or fuel throughput 6 relative to the respective maximum values from the setting process, it is preferably set to one.

Ändern sich die Bedingungen gegenüber den Einstellungen hinsichtlich der Luftzahl A oder der Zusammensetzung des Brennstoffs um einen Faktor F, so werden Luftdurchsatz 5 oder Brennstoffdurchsatz 6 um den Faktor 1/F gegenüber den hinterlegten Einstellwerten angepasst.If the conditions change by a factor F compared to the settings with regard to the air ratio A or the composition of the fuel, the air throughput 5 or the fuel throughput 6 are adjusted by the factor 1 / F compared to the stored setting values.

Wird in einer weiteren Ausführungsform bei sich ändernden Zusammensetzungen des Brennstoffs der Faktor F über eine A-Regelung ermittelt, so gilt auch dieser Wert für alle Leistungspunkte. Mit Hilfe der linearen Skalen für Luftdurchsatz 5 und Brennstoffdurchsatz 6 kann die Leistung wesentlich schneller verändert werden als die λ-Regelung dies zulassen würde. Mithin werden λ-Regelung und Leistungsverstellung voneinander entkoppelt. Dies ist sehr vorteilhaft, da aufgrund der Systemlaufzeiten bzw der Zeitkonstanten des Systems der A-Regelkreis wesentlich langsamer umweltbedingte Änderungen ausregelt als vergleichsweise die Leistung verändert werden soll. Typische umweltbedingte Änderungen sind Lufttemperatur, Luftdruck, Brennstofftemperatur und / oder Brennstoffart. Solche Änderungen treten normalerweise so langsam auf, dass hierfür der λ-Regelkreis hinreichend schnell ist.If, in a further embodiment, the factor F is determined by changing the composition of the fuel using A control, this value also applies to all Credit points. With the help of the linear scales for air throughput 5 and fuel throughput 6, the output can be changed much faster than the λ control would allow. As a result, λ control and power adjustment are decoupled from each other. This is very advantageous because, due to the system runtimes and the time constants of the system, the A control loop regulates environmental changes much more slowly than the performance should be changed in comparison. Typical environmental changes are air temperature, air pressure, fuel temperature and / or fuel type. Such changes usually occur so slowly that the λ control loop is sufficiently fast for this.

Eine λ-Regelung kann mit Hilfe eines O2-Sensors im Abgas realisiert werden. Der Fachmann kann leicht aus dem abgeleiteten Messwert eines O2-Sensors im Abgas die Luftzahl λ berechnen.A λ control can be implemented with the help of an O 2 sensor in the exhaust gas. The person skilled in the art can easily calculate the air ratio λ from the derived measured value of an O 2 sensor in the exhaust gas.

Als besonderer Vorteil stellt sich beim vorgestellten Verfahren die Verwendung des Strömungssensors 13 dar. Durch einen gemäss FIG 6 skizzierten Regelkreis werden Dichteschwankungen der Luft 5 bedingt durch Temperaturänderung und / oder barometrische Druckschwankungen korrigiert. Es liegt somit für die linearisierte Skala vom Luftdurchsatz 5 schon ein kompensierter Wert vor. Der λ-Regelkreis muss nur noch Schwankungen der Gaszusammensetzung ausregeln.The use of the flow sensor 13 is a particular advantage in the method presented FIG 6 Outlined control loop, density fluctuations in the air 5 are corrected due to temperature changes and / or barometric pressure fluctuations. There is therefore already a compensated value for the linearized scale of air throughput 5. The λ control loop only has to compensate for fluctuations in the gas composition.

Wählt man den Luftdurchsatz 5 als Leistungsgrösse, so wird bei sich ändernder Zusammensetzung des Brennstoffs der Brennstoffdurchsatz 6 über den λ-Regelkreis nachgeregelt, so dass die Brennerleistung nahezu konstant bleibt. Ursache ist hierfür, dass der Energieinhalt für die meisten üblich verwendeten Brennstoffe (näherungsweise) linear mit dem Mindestluftbedarf Lmin korreliert.If the air throughput 5 is selected as the output variable, the fuel throughput 6 is readjusted via the λ control loop when the composition of the fuel changes, so that the burner output remains almost constant. The reason for this is that the energy content for most commonly used fuels correlates (approximately) linearly with the minimum air requirement L min .

Der Regelkreis nach FIG 6 kompensiert auch Fehler im Gebläse und / oder regelt diese aus. Fehler im Gebläse 3 sind beispielsweise ein verstärkter Schlupf des Lüfterrades und / oder Fehler in der (elektronischen) Ansteuerung. Weiterhin lassen sich gröbere Fehler des Gebläses 3, die nicht mehr ausgeregelt werden können, aufdecken. Dazu wird detektiert, ob die Ansteuer-Drehzahl 22 des Gebläses 3 ausserhalb eines für jeden Durchfluss 5 durch den Kanal 11 vorgegebenen Bandes liegt. Vorteilhaft werden dazu in der vorgenannten Tabelle für gegebene Durchflüsse 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch den Kanal 11 obere und untere Grenzwerte der Drehzahl und / oder der Ansteuersignale 22 des Gebläses 3 hinterlegt. Die Werte werden besonders bevorzugt in einem (nicht-flüchtigen) Speicher der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 hinterlegt. Gemäss einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Hinterlegung oberer und unterer Grenzwerte für die Drehzahl und / oder die Ansteuersignale 22 des Gebläses 3 anhand (abschnittsweise definierter) Funktionen wie beispielsweise Geraden und / oder Polynomen.The control loop after FIG 6 also compensates for errors in the fan and / or regulates them. Faults in the blower 3 are, for example an increased slip of the fan wheel and / or errors in the (electronic) control. Furthermore, gross errors of the blower 3, which can no longer be corrected, can be detected. For this purpose, it is detected whether the control rotational speed 22 of the blower 3 lies outside a band predetermined for each flow 5 through the duct 11. For this purpose, upper and lower limit values of the speed and / or the control signals 22 of the fan 3 are advantageously stored in the aforementioned table for given flow rates 5 (particle flow and / or mass flow) through the channel 11. The values are particularly preferably stored in a (non-volatile) memory of the regulating and / or control and / or monitoring device 16. According to a further embodiment, upper and lower limit values for the speed and / or the control signals 22 of the blower 3 are stored on the basis of functions (defined in sections) such as, for example, straight lines and / or polynomials.

Der Fachmann erkennt, dass der Durchfluss 5 durch Kanal 11 auch über einen anderen Aktor ausgeregelt werden kann. Beispielsweise lässt sich in FIG 6 die Regelung des Gebläses 3 durch eine Regelung der (motorisch verstellbaren) Klappe 4 ersetzen. Für jeden Sollwert 32 des Durchflusses 5 werden in diesem Fall alle Aktoren einschliesslich des Gebläses 3 mit Ausnahme der geregelten Stellung der (motorisch verstellbaren) Klappe bzw des Ventils 4 auf eine fest eingegebene Sollposition gestellt. Die jeweilige Sollposition für einen gegebenen Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 ist im (nicht-flüchtigen) Speicher der Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung 16 hinterlegt. Die Stellungen der Aktoren und der Sollwert 32 des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28 sind auch hier als Funktion des Durchflusses 5 durch Kanal 11 hinterlegt, wie bereits oben erwähnt. Die Interpolation erfolgt wie oben dargelegt.The person skilled in the art recognizes that the flow rate 5 through channel 11 can also be regulated by another actuator. For example, in FIG 6 replace the regulation of the blower 3 by regulating the (motor-adjustable) flap 4. In this case, for each setpoint 32 of the flow rate 5, all actuators including the blower 3, with the exception of the regulated position of the (motor-adjustable) flap or of the valve 4, are set to a permanently entered setpoint position. The respective target position for a given flow rate 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 is stored in the (non-volatile) memory of the regulating and / or control and / or monitoring device 16. The positions of the actuators and the setpoint 32 of the flow 15 through the side channel 28 are also stored here as a function of the flow 5 through channel 11, as already mentioned above. The interpolation is carried out as described above.

Für die vorstehende Tabelle bedeutet die Regelung der (motorisch verstellbaren) Klappe bzw des Ventils 4, dass die Stellung jenes Aktors durch die Drehzahl des Gebläses 3 ersetzt wird. Eine entsprechend angepasste Tabelle ist nachfolgend wiedergegeben: Durchfluss 5 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Kanal 11 Gebläse 3 (motorisch verstellbare) weitere Klappe bzw weiteres Ventil Sollwert 32 für Durchfluss 15 (Teilchenstrom und / oder Massenstrom) durch Seitenkanal 28 Wert 1 Drehzahl 1 Winkel 1 Strömungswert 1 Wert 2 Drehzahl 2 Winkel 2 Strömungswert 2 ... ... ... ... Wert n Drehzahl n Winkel n Strömungswert n For the above table, the regulation of the (motor-adjustable) flap or valve 4 means that the position of that Actuator is replaced by the speed of the fan 3. A correspondingly adjusted table is shown below: Flow 5 (particle flow and / or mass flow) through channel 11 Fan 3 (Motor-adjustable) additional flap or valve Setpoint 32 for flow 15 (particle flow and / or mass flow) through side channel 28 Value 1 Speed 1 Angle 1 Flow value 1 Value 2 Speed 2 Angle 2 Flow value 2 ... ... ... ... Value n Speed n Angle n Flow value n

Falls das System fehlersicher auszulegen ist, müssen die Sollpositionen der Aktoren fehlersicher ermittelt werden. Dies erfolgt beispielsweise anhand zweier Positionssensoren (Winkelgeber, Hubgeber, Drehzahlgeber, Hall-Sensor etc). Anhand des Reglers 37 wird die (motorisch verstellbare) Klappe 4 bzw das Ventil so weit verstellt, bis das Signal 21 des Massenstromsensors 13 im Seitenkanal 28 den im Speicher hinterlegten Wert für den geforderten Durchfluss erreicht. Gemäss einer besonderen Ausführungsform ist die Drehzahl des Gebläses 3 nicht veränderbar. Der Durchfluss 5 durch Kanal 11 wird ausschliesslich über die (motorisch verstellbare) weitere Klappe bzw das weitere Ventil eingestellt.If the system is to be designed fail-safe, the target positions of the actuators must be determined fail-safe. This is done, for example, using two position sensors (angle sensors, stroke sensors, speed sensors, Hall sensors, etc.). Using the controller 37, the (motor-adjustable) flap 4 or the valve is adjusted until the signal 21 of the mass flow sensor 13 in the side channel 28 reaches the value for the required flow rate stored in the memory. According to a special embodiment, the speed of the fan 3 cannot be changed. The flow rate 5 through channel 11 is set exclusively via the (motor-adjustable) further flap or the further valve.

Auch in beiden vorstehenden Ausfürungsformen mit Regelung vom Luftdurchsatz 5 über die (motorisch verstellbare) Klappe 4 kann die Klappenstellung 9 direkt fest in die Tabelle aufgenommen werden. Es kann aber auch hier eine zweite Zuordnung für die Brennstoffmenge 6 gebildet werden. Die Zuordnung der linearisierten Skala vom Brennstoffdurchsatz 6 zur linearisierten Skala vom Luftdurchsatz 5 wird über einen Faktor wie oben beschrieben festgelegt.In both of the above embodiments with regulation of the air flow rate 5 via the (motor-adjustable) flap 4, the flap position 9 can also be directly included in the table. However, a second assignment for the fuel quantity 6 can also be formed here. The assignment of the linearized scale from fuel throughput 6 to the linearized scale from air throughput 5 is determined by a factor as described above.

Teile einer Regeleinrichtung oder eines Verfahrens gemäss der vorliegenden Offenbarung können als Hardware, als Softwaremodul, welches von einer Recheneinheit ausgeführt wird, oder anhand eines Cloud-Rechners, oder anhand einer Kombination der vorgenannten Möglichkeiten realisiert werden. Die Software mag eine Firmware, einen Hardware-Treiber, der innerhalb eines Betriebssystems ausgeführt wird, oder ein Anwendungsprogramm umfassen. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich also auch auf ein Rechnerprogramm-Produkt, welches die Merkmale dieser Offenbarung enthält bzw die erforderlichen Schritte ausführt. Bei Realisierung als Software können die beschriebenen Funktionen gespeichert werden als einer oder mehrere Befehle auf einem Rechner-lesbaren Medium. Einige Beispiele Rechner-lesbarer Medien schliessen Arbeitsspeicher (RAM), magnetischen Arbeitsspeicher (MRAM), ausschliesslich lesbaren Speicher (ROM), Flash-Speicher, elektronisch programmierbares ROM (EPROM), elektronisch programmierbares und löschbares ROM (EEPROM), Register einer Recheneinheit, eine Festplatte, eine auswechselbare Speichereinheit, einen optischen Speicher, oder jegliches geeignete Medium ein, auf welches durch einen Rechner oder durch andere IT-Vorrichtungen und Anwendungen zugegriffen werden kann.Parts of a control device or a method according to the present disclosure can be implemented as hardware, as a software module, which is executed by a computing unit, or using a cloud computer, or using a combination of the aforementioned options. The software may include firmware, a hardware driver that runs within an operating system, or an application program. The present disclosure therefore also relates to a computer program product which contains the features of this disclosure or carries out the necessary steps. When implemented as software, the functions described can be stored as one or more commands on a computer-readable medium. Some examples of computer-readable media include working memory (RAM), magnetic working memory (MRAM), only readable memory (ROM), flash memory, electronically programmable ROM (EPROM), electronically programmable and erasable ROM (EEPROM), registers of a computing unit A hard drive, a removable storage device, optical storage, or any suitable medium that can be accessed by a computer or other IT devices and applications.

Die vorliegende Offenbarung lehrt erfindungsgemäss ein Verfahren gemäss Anspruch 1.The present disclosure teaches a method according to the invention.

Mit anderen Worten, die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform ein Verfahren zur Regelung einer Brennereinrichtung mit einem Massenstromsensor 13 in einem Seitenkanal 28 eines Zufuhrkanals 11 der Brennereinrichtung, einem Regler 37, mindestens einem ersten auf den Zufuhrkanal 11 wirkenden Aktor 4, 3 und mindestens einem zweiten auf den Zufuhrkanal 11 wirkenden Aktor 3, 4, wobei der mindestens eine erste Aktor 4, 3 und der mindestens eine zweite Aktor 3, 4 (jeweils) zum Empfang von Signalen ausgebildet sind, das Verfahren umfassend die Schritte:

  • Anfordern eines Durchflusses 5 eines Fluids durch den Zufuhrkanal 11,
  • Zuordnen des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 auf eine (einen Wert der) Stellung des mindestens einen ersten Aktors 4, 3,
  • Generieren eines ersten Signals 23, 22 für den mindestens einen ersten Aktor 4, 3, wobei das generierte erste Signal 23, 22 eine Funktion der dem angeforderten Durchfluss 5 durch den Zufuhrkanal 11 zugeordneten Stellung des mindestens einen ersten Aktors 4, 3 ist,
  • Ausgeben des generierten ersten Signals 23, 22 an den mindestens einen ersten Aktor 4, 3,
  • Generieren eines zweiten Signals 21 durch den Massenstromsensor 13, wobei das zweite Signal 21 eine Funktion eines Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28 ist,
  • Verarbeiten des durch den Massenstromsensor 13 generierten zweiten Signals 21 zu einem Ist-Wert des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28,
  • Verarbeiten des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 zu einem Soll-Wert 32 des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28,
  • Generieren eines Regelsignals 22, 23 durch den Regler 37 für den mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 als Funktion des Ist-Wertes des Durchflusses durch den Seitenkanal 28 und als Funktion des Soll-Wertes 32 des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28,
  • Ausgeben des generierten Regelsignals 22, 23 an den mindestens einen zweiten Aktor 3, 4.
In other words, the present disclosure teaches, as a preferred embodiment, a method for controlling a burner device with a mass flow sensor 13 in a side channel 28 of a feed channel 11 of the burner device, a controller 37, at least one first actuator 4, 3 acting on the feed channel 11 and at least one second actuator 3, 4 acting on the feed channel 11, the at least one first actuator 4, 3 and the at least one second actuator 3, 4 (each) being designed to receive signals, the method comprising the steps:
  • Requesting a flow 5 of a fluid through the feed channel 11,
  • Assigning the requested flow 5 through the supply channel 11 to a (a value of) the position of the at least one first actuator 4, 3,
  • Generating a first signal 23, 22 for the at least one first actuator 4, 3, the generated first signal 23, 22 being a function of the position of the at least one first actuator 4, 3 assigned to the requested flow 5 through the supply channel 11,
  • Output of the generated first signal 23, 22 to the at least one first actuator 4, 3,
  • Generating a second signal 21 by the mass flow sensor 13, the second signal 21 being a function of a flow 15 through the side channel 28,
  • Processing the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13 to an actual value of the flow 15 through the side channel 28,
  • Processing the requested flow 5 through the feed channel 11 to a desired value 32 of the flow 15 through the side channel 28,
  • Generating a control signal 22, 23 by the controller 37 for the at least one second actuator 3, 4 as a function of the actual value of the flow through the side channel 28 and as a function of the target value 32 of the flow 15 through the side channel 28,
  • Output of the generated control signal 22, 23 to the at least one second actuator 3, 4.

Der Seitenkanal 28 und der Zufuhrkanal 11 der Brennereinrichtung stehen in Fluidverbindung. Der mindestens eine zweite Aktor 3, 4 ist vorzugsweise ausgebildet, ein Regelsignal 37 zu empfangen. Der Durchfluss 15 durch den Seitenkanal 28 ist vorzugsweise ein Massenstrom (eines gasförmigen Fluids). Der Durchfluss 5 durch den Zufuhrkanal 11 ist vorzugsweise ein Massenstrom (eines gasförmigen Fluids). Der mindestens eine erste Aktor 4, 3 und der mindestens eine zweite Aktor 3, 4 wirken vorzugsweise seriell (in Reihe) auf den Zufuhrkanal 11. Der mindestens eine erste Aktor 4, 3 und der mindestens eine zweite Aktor 3, 4 sind in Reihe (im Zufuhrkanal 11) angeordnet.The side channel 28 and the feed channel 11 of the burner device are in fluid communication. The at least one second actuator 3, 4 is preferably designed to receive a control signal 37. The flow 15 through the side channel 28 is preferably a mass flow (of a gaseous fluid). The flow 5 through the feed channel 11 is preferably a mass flow (of a gaseous fluid). The at least one first actuator 4, 3 and the at least one second actuator 3, 4 preferably act in series (in a row) on the feed channel 11. The at least one first actuator 4, 3 and the at least one second actuator 3, 4 are arranged in a row (in the feed channel 11).

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin das vorgenannte Verfahren, wobei das Verarbeiten des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 zu einem Soll-Wert 32 des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28 ein umkehrbar eindeutiges Zuordnen (des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 auf den Soll-Wert 32 des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28) umfasst.The present disclosure further teaches the aforementioned method as a preferred embodiment, wherein the processing of the requested flow 5 through the supply channel 11 to a desired value 32 of the flow 15 through the side channel 28 reversibly and unambiguously assigns (the requested flow 5 through the supply channel 11) includes the target value 32 of the flow 15 through the side channel 28).

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das Generieren eines Regelsignals (durch den Regler 37) für den mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 anhand eines proportional-integral Reglers 37 erfolgt.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein a control signal is generated (by the controller 37) for the at least one second actuator 3, 4 using a proportional-integral controller 37.

Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist der proportional-integral Regler 37 ein selbst-adaptiver Regler.According to a special embodiment, the proportional-integral controller 37 is a self-adaptive controller.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das Generierung eines Regelsignals (durch den Regler 37) für den mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 anhand eines proportional-integral-derivativen Reglers 37 erfolgt.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the generation of a control signal (by the controller 37) for the at least one second actuator 3, 4 takes place using a proportional-integral-derivative controller 37.

Gemäss einer speziellen Ausführungsform ist der proportional-integral-derivative Regler 37 ein selbst-adaptiver Regler.According to a special embodiment, the proportional-integral-derivative controller 37 is a self-adaptive controller.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei der mindestens eine zweite Aktor der Brennereinrichtung ein Gebläse 3 mit einstellbarer Drehzahl umfasst, wobei das Gebläse 3 mit einstellbarer Drehzahl einen Antrieb umfasst , und wobei vorzugsweise das Gebläse 3 im Zufuhrkanal 11 der Brennereinrichtung angeordnet ist.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the at least one a second actuator of the burner device comprises a blower 3 with adjustable speed, wherein the blower 3 with adjustable speed comprises a drive, and wherein the blower 3 is preferably arranged in the feed channel 11 of the burner device.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das generierte Regelsignal 22, 23 an den mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 ein Pulsweiten-moduliertes Signal ist.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the generated control signal 22, 23 to the at least one second actuator 3, 4 being a pulse-width-modulated signal.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das generierte Regelsignal 22, 23 an den mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 ein Umrichter-Signal ist mit einer Frequenz, die der Drehzahl des Gebläses 3 entspricht.As a preferred embodiment, the present disclosure also teaches one of the aforementioned methods, the generated control signal 22, 23 to the at least one second actuator 3, 4 being a converter signal with a frequency that corresponds to the speed of the fan 3.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei der mindestens eine erste Aktor der Brennereinrichtung eine motorisch verstellbare Klappe 4 mit einem Antrieb umfasst und vorzugsweise die motorisch verstellbare Klappe 4 im Zufuhrkanal 11 der Brennereinrichtung angeordnet ist.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the at least one first actuator of the burner device comprising a motor-adjustable flap 4 with a drive, and preferably the motor-adjustable flap 4 is arranged in the feed channel 11 of the burner device.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei beim Generieren des Regelsignals 22, 23 durch den Regler 37 für den mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 eine Differenz zwischen Soll-Wert 32 und Ist-Wert 21 gebildet wird.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein when the control signal 22, 23 is generated by the controller 37, a difference between the setpoint value 32 and the actual value 21 is formed for the at least one second actuator 3, 4.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das Verarbeiten des durch den Massenstromsensor 13 generierten zweiten Signals 21 eine Filterung des durch den Massenstromsensor 13 generierten zweiten Signals 21 umfasst.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the processing of the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13 comprising filtering the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das Verarbeiten des durch den Massenstromsensor 13 generierten zweiten Signals 21 eine Filterung mit einer 3dB Schwelle des durch den Massenstromsensor 13 generierten zweiten Signals 21 umfasst, wobei die 3dB Schwelle der Filterung so eingerichtet ist, dass Schwankungen des Signals 21 einer Frequenz grösser 1 Hz, bevorzugt grösser 10 Hz, integriert werden.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the processing of the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13 comprises filtering with a 3dB threshold of the second signal 21 generated by the mass flow sensor 13, the 3dB threshold of the filtering being set up in this way is that fluctuations in the signal 21 of a frequency greater than 1 Hz, preferably greater than 10 Hz, are integrated.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das Zuordnen des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 auf eine (einen Wert der) Stellung des mindestens einen ersten Aktors 4, 3 anhand einer vorgegebenen Tabelle erfolgt, in welcher Werten des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 Werte der Stellungen des mindestens einen ersten Aktors 4, 3 zugeordnet sind.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the requested flow 5 through the supply channel 11 is assigned to a (a value of) the position of the at least one first actuator 4, 3 on the basis of a predetermined table, in which values the requested flow 5 through the supply channel 11 values of the positions of the at least one first actuator 4, 3 are assigned.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das Zuordnen des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 auf eine (einen Wert der) Stellung des mindestens einen ersten Aktors 4, 3 anhand einer vorgegebenen Tabelle mit anschliessender Interpolation erfolgt, wobei in der vorgegebenen Tabelle Werten des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 Werte der Stellungen des mindestens einen ersten Aktors 4, 3, vorzugsweise auch Werte der Stellungen jedes vom mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 verschiedenen Aktors, zugeordnet sind.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the requested flow rate 5 through the supply channel 11 is assigned to a (a value of) the position of the at least one first actuator 4, 3 on the basis of a predetermined table with subsequent interpolation, whereby Values of the requested flow 5 through the supply channel 11 are assigned values of the positions of the at least one first actuator 4, 3, preferably also values of the positions of each actuator different from the at least one second actuator 3, 4 in the predetermined table.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei das Zuordnen des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 auf eine (einen Wert der) Stellung des mindestens einen ersten Aktors 4, 3 anhand einer vorgegebenen (abschnittsweise definierten) Funktion (Polynom) erfolgt, in welcher Werten des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 Werte der Stellungen des mindestens einen ersten Aktors 4, 3, vorzugsweise auch Werte der Stellungen jedes vom mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 verschiedenen Aktors, zugeordnet sind.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein the assignment of the requested flow 5 through the supply channel 11 to a (a value of) the position of the at least one first actuator 4, 3 on the basis of a predetermined (sectionally defined) function (polynomial ) in which values the requested flow 5 through the supply channel 11 values of the positions of the at least one first actuator 4, 3, preferably also values of the positions of each of the at least one second actuator 3, 4 different actuator, are assigned.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei beim Generieren des Regelsignals 22, 23 (durch den Regler 37) für den mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 der Betrag einer Differenz zwischen Soll-Wert 32 und Ist-Wert 21 gebildet wird und wobei der Betrag der Differenz zwischen Soll-Wert 32 und Ist-Wert 21 mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, und
wobei vorzugsweise der Schwellwert eine Funktion des Soll-Werts 32 ist.
As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, wherein when generating the control signal 22, 23 (by the controller 37) for the at least one second actuator 3, 4, the amount of a difference between the target value 32 and the actual value 21 is formed and the amount of the difference between the target value 32 and the actual value 21 is compared with a predetermined threshold value, and
wherein the threshold value is preferably a function of the target value 32.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der beiden vorgenannten Verfahren, wobei die Brennereinrichtung zusätzlich einen Brennstoffzufuhrkanal 38 mit mindestens einem Sicherheits-Absperrventil 7 - 8 zum Schliessen des Brennstoffzufuhrkanals 38 umfasst, wobei das mindestens eine Sicherheits-Absperrventil 7 - 8 ausgebildet ist, ein Signal 24 - 25 zur Abschaltung der Brennereinrichtung zu empfangen und als Antwort auf den Empfang eines Signals 24 - 25 zur Abschaltung der Brennereinrichtung den Brennstoffzufuhrkanal 38 zu schliessen, das Verfahren zusätzlich umfassend die Schritte:

  • Vergleichen des generierten Regelsignals 22 - 23 mit einem (vorgegebenen) oberen Schwellwert und / oder mit einem (vorgegebenen) unteren Schwellwert,
  • Generieren eines Signals 24 - 25 zur Abschaltung der Brennereinrichtung, falls das generierte Regelsignal 22 - 23 über dem (vorgegebenen) oberen Schwellwert oder unter dem (vorgegebenen) unteren Schwellwert liegt,
  • Ausgeben des generierten Signals 24 - 25 zur Abschaltung der Brennereinrichtung an das mindestens eine Sicherheits-Absperrventil 7 - 8, falls das generierte Regelsignal 22 - 23 über dem (vorgegebenen) oberen Schwellwert oder unter dem (vorgegebenen) unteren Schwellwert liegt.
As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the two aforementioned methods, the burner device additionally comprising a fuel supply channel 38 with at least one safety shut-off valve 7-8 for closing the fuel supply channel 38, the at least one safety shut-off valve 7-8 being designed, to receive a signal 24-25 for switching off the burner device and in response to receiving a signal 24-25 for switching off the burner device to close the fuel supply channel 38, the method additionally comprising the steps:
  • Comparing the generated control signal 22-23 with a (predetermined) upper threshold and / or with a (predetermined) lower threshold,
  • Generating a signal 24-25 for switching off the burner device if the generated control signal 22-23 lies above the (predetermined) upper threshold value or below the (predetermined) lower threshold value,
  • Output of the generated signal 24-25 for switching off the burner device to the at least one safety shut-off valve 7-8 if the generated control signal 22-23 is above the (specified) upper threshold or below the (specified) lower threshold.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der beiden vorgenannten Verfahren, wobei die Brennereinrichtung zusätzlich einen Brennstoffzufuhrkanal 38 mit mindestens einem Sicherheits-Absperrventil 7 - 8 zum Schliessen des Brennstoffzufuhrkanals 38 umfasst, wobei das mindestens eine Sicherheits-Absperrventil 7 - 8 ausgebildet ist, ein Signal 24 - 25 zur Abschaltung der Brennereinrichtung zu empfangen und als Antwort auf den Empfang eines Signals 24 - 25 zur Abschaltung der Brennereinrichtung den Brennstoffzufuhrkanal 38 zu schliessen, das Verfahren zusätzlich umfassend die Schritte:

  • Vergleichen des Ist-Wertes des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28 mit einem (vorgegebenen) oberen Schwellwert und / oder mit einem (vorgegebenen) unteren Schwellwert,
  • Generieren eines Signals 24 - 25 zur Abschaltung der Brennereinrichtung, falls der Ist-Wert des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28 über dem (vorgegebenen) oberen Schwellwert oder unter dem (vorgegebenen) unteren Schwellwert liegt,
  • Ausgeben des generierten Signals 24 - 25 zur Abschaltung der Brennereinrichtung an das mindestens eine Sicherheits-Absperrventil 7 - 8, falls der Ist-Wert des Durchflusses 15 durch den Seitenkanal 28 über dem (vorgegebenen) oberen Schwellwert oder unter dem (vorgegebenen) unteren Schwellwert liegt.
As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the two aforementioned methods, the burner device additionally comprising a fuel supply channel 38 with at least one safety shut-off valve 7-8 for closing the fuel supply channel 38, the at least one safety shut-off valve 7-8 being designed, to receive a signal 24-25 for switching off the burner device and in response to receiving a signal 24-25 for switching off the burner device to close the fuel supply channel 38, the method additionally comprising the steps:
  • Comparing the actual value of the flow 15 through the side channel 28 with a (predetermined) upper threshold value and / or with a (predetermined) lower threshold value,
  • Generating a signal 24 - 25 for switching off the burner device if the actual value of the flow 15 through the side channel 28 is above the (predetermined) upper threshold value or below the (predetermined) lower threshold value,
  • Output of the generated signal 24-25 for switching off the burner device to the at least one safety shut-off valve 7-8 if the actual value of the flow 15 through the side channel 28 is above the (predetermined) upper threshold value or below the (predetermined) lower threshold value .

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin die vorgenannten Verfahren, wobei der (vorgegebene) untere Schwellwert und / oder (vorgegebene) obere Schwellwert eine Funktion des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11 ist.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches the aforementioned methods, the (predetermined) lower threshold value and / or (predetermined) upper threshold value being a function of the requested flow rate 5 through the supply channel 11.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin die vorgenannten Verfahren, wobei der Regler 37 einen (nicht-flüchtigen) Speicher umfasst und der (vorgegebene) untere Schwellwert und / oder (vorgegebene) obere Schwellwert im Speicher des Reglers 37 hinterlegt sind. Der Regler 37 ist vorzugsweise ausgebildet, den (vorgegebenen) unteren Schwellwert und / oder den (vorgegebenen) oberen Schwellwert aus dem (nicht-flüchtigen) Speicher zu lesen.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches the aforementioned methods, the controller 37 comprising a (non-volatile) memory and the (predetermined) lower threshold value and / or (predetermined) upper threshold value being stored in the memory of the controller 37. The controller 37 is preferably designed to read the (predefined) lower threshold value and / or the (predefined) upper threshold value from the (non-volatile) memory.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, wobei die Brennereinrichtung zusätzlich einen Brennstoffzufuhrkanal 38 und mindestens einen auf den Brennstoffzufuhrkanal 38 wirkenden Brennstoff-Aktor 9 umfasst und der Brennstoff-Aktor 9 zum Empfang eines (Brennstoff-)Signals 26 ausgebildet ist, das Verfahren zusätzlich umfassend die Schritte:

  • Anfordern eines Durchflusses 6 eines Brennstoffs durch den Brennstoffzufuhrkanal 38,
  • Zuordnen des Durchflusses 6 des Brennstoffs durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 auf eine Stellung des mindestens einen Brennstoff-Aktors 9,
  • wobei vorzugsweise das Zuordnen des Durchflusses des Brennstoffs 6 durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 auf eine Stellung des mindestens einen Brennstoff-Aktors 9 anhand einer Tabelle (idealerweise mit anschliessender Interpolation) und / oder anhand einer (zumindest abschnittsweise definierten) polynomischen Funktion erfolgt, in welcher Werten des angeforderten Durchflusses 6 durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 Werte der Stellungen des mindestens einen Brennstoff-Aktors 9 zugeordnet sind,
  • Generieren eines Brennstoff-Signals 26 für den mindestens einen Brennstoff-Aktor 9, wobei das generierte Brennstoff-Signal 26 eine Funktion der dem angeforderten Durchfluss 6 durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 zugeordneten Stellung des mindestens einen Brennstoff-Aktors 9 ist,
  • Ausgeben des generierten Brennstoff-Signals 26 an den mindestens einen Brennstoff-Aktor 9 und vorzugsweise
  • Stellen des mindestens einen Brennstoff-Aktors 9 entsprechend dem ausgegebenen Brennstoff-Signal 26.
As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the burner device additionally comprising a fuel supply channel 38 and at least one fuel actuator 9 acting on the fuel supply channel 38 and the fuel actuator 9 being designed to receive a (fuel) signal 26 , the procedure additionally includes the steps:
  • Requesting a flow 6 of a fuel through the fuel supply channel 38,
  • Assigning the flow 6 of the fuel through the fuel supply channel 38 to a position of the at least one fuel actuator 9,
  • the flow of the fuel 6 through the fuel supply channel 38 preferably being assigned to a position of the at least one fuel actuator 9 using a table (ideally with subsequent interpolation) and / or using a (at least sectionally defined) polynomial function, in which values the requested flow 6 through the fuel supply channel 38 are assigned values of the positions of the at least one fuel actuator 9,
  • Generating a fuel signal 26 for the at least one fuel actuator 9, the generated fuel signal 26 being a function of the position of the at least one fuel actuator 9 associated with the requested flow 6 through the fuel supply channel 38,
  • Output of the generated fuel signal 26 to the at least one fuel actuator 9 and preferably
  • Set the at least one fuel actuator 9 in accordance with the output fuel signal 26.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin die vorgenannten Verfahren, wobei der Regler 37 einen (nicht-flüchtigen) Speicher umfasst und die Tabelle und / oder die polynomische Funktion im Speicher des Reglers 37 hinterlegt sind. Der Regler 37 ist vorzugsweise ausgebildet, die Tabelle und / oder die polynomische Funktion aus dem (nicht-flüchtigen) Speicher zu lesen.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches the aforementioned methods, the controller 37 comprising a (non-volatile) memory and the table and / or the polynomial function being stored in the memory of the controller 37. The controller 37 is preferably designed to read the table and / or the polynomial function from the (non-volatile) memory.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin das vorgenannte Verfahren, wobei das Zuordnen des Durchflusses des Brennstoffs 6 durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 zu Werten des Brennstoffaktors 9 anhand einer universellen Tabelle (idealerweise mit anschliessender Interpolation) und / oder anhand einer (zumindest abschnittsweise definierten) universellen polynomischen Funktion erfolgt, das Verfahren zusätzlich umfassend den Schritt:
Zuordnen der Stellung(en) jedes vom mindestens einen zweiten Aktor 3, 4 der Brennereinrichtung verschiedenen Aktors 4, 3, 9 zu einem Durchfluss 5 eines Fluids durch den Zufuhrkanal 11 anhand der universellen Tabelle oder einer zumindest abschnittsweise definierten) universellen polynomischen Funktion.
As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches the aforementioned method, wherein the allocation of the flow of fuel 6 through the fuel supply channel 38 to values of the fuel actuator 9 using a universal table (ideally with subsequent interpolation) and / or using a universal (at least sectionally defined) one polynomial function takes place, the method additionally comprises the step:
Assignment of the position (s) of each actuator 4, 3, 9, which is different from the at least one second actuator 3, 4 of the burner device, to a flow 5 of a fluid through the supply channel 11 on the basis of the universal table or a universal polynomial function defined at least in sections.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin die vorgenannten Verfahren, wobei der Regler 37 einen (nicht-flüchtigen) Speicher umfasst und die universelle Tabelle und / oder die universelle polynomische Funktion im Speicher des Reglers 37 hinterlegt sind. Der Regler 37 ist vorzugsweise ausgebildet, die universelle Tabelle und / oder die universelle polynomische Funktion aus dem (nicht-flüchtigen) Speicher zu lesen.As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches the aforementioned methods, the controller 37 comprising a (non-volatile) memory and the universal table and / or the universal polynomial function being stored in the memory of the controller 37. The controller 37 is preferably designed to read the universal table and / or the universal polynomial function from the (non-volatile) memory.

Die vorliegende Offenbarung lehrt weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren zusätzlich umfassend den Schritt:
Zuordnen eines Durchflusses 6 eines Brennstoffs durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 zu einem Durchfluss 5 eines Fluids durch den Zufuhrkanal 11 anhand eines konstanten Faktors zwischen dem Durchfluss 6 eines Brennstoffs durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 und dem Durchfluss 5 eines Fluids durch den Zufuhrkanal 11.
The present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the method additionally comprising the step:
Mapping a flow 6 of fuel through the fuel supply channel 38 to a flow 5 of a fluid through the supply channel 11 based on a constant factor between the flow 6 of a fuel through the fuel supply channel 38 and the flow 5 of a fluid through the supply channel 11.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, die Brennereinrichtung zusätzlich umfassend einen Abgaskanal 30 mit einer Sonde im Abgaskanal 30 und eine λ-Regelung, die ausgebildet ist, Signale der Sonde des Abgaskanals 30 zu empfangen, das Verfahren zusätzlich umfassend die Schritte:

  • Generieren eines Signals durch die Sonde im Abgaskanal 30,
  • Übermitteln des Signals aus der Sonde im Abgaskanal 30 an die λ-Regelung,
  • Bestimmen (durch die λ-Regelung) eines veränderlichen Faktors zwischen dem Durchfluss eines Brennstoffs 6 durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 und dem Durchfluss 5 eines Fluids durch den Zufuhrkanal 11 als Funktion des Signals aus der Sonde im Abgaskanal 30,
  • (Übermitteln des bestimmten veränderlichen Faktors an den Regler 37,)
  • Zuordnen (durch die λ-Regelung und / oder durch den Regler 37) eines Durchflusses 6 eines Brennstoffs durch den Brennstoffzufuhrkanal 38 zu einem Durchfluss 5 eines Fluids durch den Zufuhrkanal 11 anhand des bestimmten veränderlichen Faktors.
As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the burner device additionally comprising an exhaust gas duct 30 with a probe in the exhaust gas duct 30 and λ control, which is designed to receive signals from the probe of the exhaust gas duct 30, the method additionally comprising the Steps:
  • Generating a signal by the probe in the exhaust duct 30,
  • Transmitting the signal from the probe in the exhaust duct 30 to the λ control,
  • Determining (by the λ control) a variable factor between the flow of a fuel 6 through the fuel supply channel 38 and the flow 5 of a fluid through the supply channel 11 as a function of the signal from the probe in the exhaust gas channel 30,
  • (Transmission of the determined variable factor to the controller 37)
  • Assigning (by the λ control and / or the controller 37) a flow 6 of a fuel through the fuel supply channel 38 to a flow 5 of a fluid through the supply channel 11 on the basis of the determined variable factor.

Die λ-Regelung der Brennereinrichtung ist vorzugsweise in den Regler 37 integriert.The λ control of the burner device is preferably integrated in the controller 37.

Das durch die Sonde im Abgaskanal 30 generierte Signal ist vorzugsweise eine Funktion einer Luftzahl eines Fluidstromes im Abgaskanal und / oder eine Funktion eines Sauerstoffgehalts eines Fluidstromes im Abgaskanal.The signal generated by the probe in the exhaust duct 30 is preferably a function of an air ratio of a fluid stream in the exhaust duct and / or a function of an oxygen content of a fluid stream in the exhaust duct.

Die Sonde im Abgaskanal 30 ist vorzugsweise eine λ-Sonde und / oder eine O2-Sonde (Sauerstoff-Sonde).The probe in the exhaust duct 30 is preferably a λ probe and / or an O 2 probe (oxygen probe).

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin eines der vorgenannten Verfahren, das Verfahren zusätzlich umfassend den Schritt:
Bestimmen einer Leistung der Brennereinrichtung auf Grundlage des Soll-Werts 32 des Reglers 37 und / oder auf Grundlage des Werts des angeforderten Durchflusses 5 durch den Zufuhrkanal 11.
As a preferred embodiment, the present disclosure further teaches one of the aforementioned methods, the method additionally comprising the step:
Determining a performance of the burner device on the basis of the target value 32 of the controller 37 and / or on the basis of the value of the requested flow 5 through the supply channel 11.

Die vorliegende Offenbarung lehrt als bevorzugte Ausführungsform weiterhin ein nicht-flüchtiges computerlesbares Speichermedium, das einen Befehlssatz zur Ausführung durch mindestens einen Prozessor speichert, der, wenn er durch einen Prozessor ausgeführt wird, eines der vorgenannten Verfahren mit durchführt.The present disclosure further teaches, as a preferred embodiment, a non-volatile computer readable storage medium that stores an instruction set for execution by at least one processor that, when executed by a processor, also performs one of the aforementioned methods.

Das Genannte bezieht sich auf einzelne Ausführungsformen der Offenbarung. Verschiedene Änderungen an den Ausführungsformen können vorgenommen werden ohne von der zu Grunde liegenden Idee abzuweichen und ohne den Rahmen dieser Offenbarung zu verlassen. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung ist definiert über deren Ansprüche. Es können verschiedenste Änderungen vorgenommen werden ohne den Schutzbereich der folgenden Ansprüche zu verlassen.The above relates to individual embodiments of the disclosure. Various changes to the embodiments can be made without departing from the underlying idea and without departing from the scope of this disclosure. The subject matter of the present disclosure is defined by its claims. Various changes can be made without leaving the scope of the following claims.

BezugszeichenReference numerals

  • 1 Brenner1 burner
  • 2 Wärmeverbraucher (Wärmetauscher)2 heat consumers (heat exchanger)
  • 3 Gebläse3 blowers
  • 4 (motorisch verstellbare) Klappe bzw Ventil4 (motor-adjustable) flap or valve
  • 5 Durchfluss (Teilchen- und / oder Massenstrom) bzw Strömung durch Kanal 11 (Luftdurchsatz)5 flow (particle and / or mass flow) or flow through duct 11 (air flow)
  • 6 Fluidfluss eines brennbaren Fluids (Brennstoffdurchsatz)6 Fluid flow of a combustible fluid (fuel throughput)
  • 7, 8 Sicherheitsventil7, 8 safety valve
  • 9 (motorisch verstellbare) Klappe bzw Ventil9 (motorized adjustable) flap or valve
  • 10 Abgasfluss10 exhaust gas flow
  • 11 Zufuhrkanal (Luftkanal)11 supply duct (air duct)
  • 12 Anschlussstelle, Stausonde12 Junction point, traffic jam probe
  • 13 Massenstromsensor13 mass flow sensor
  • 14 Strömungswiderstandselement (Blende)14 flow resistance element (orifice)
  • 15 Durchfluss bzw Strömung im Seitenkanal15 Flow or flow in the side channel
  • 16 Regel- und / oder Steuer- und / oder Überwachungseinrichtung16 regulating and / or control and / or monitoring device
  • 17 Mischeinrichtung17 mixing device
  • 18, 19, 20 Strömungswiderstandselemente (Blenden)18, 19, 20 flow resistance elements (orifices)
  • 21 - 26 Signalleitungen21 - 26 signal lines
  • 27 Lufteinlass27 air intake
  • 28 Seitenkanal28 side channel
  • 29 Umgehungskanal29 bypass channel
  • 30 Abgaskanal30 exhaust duct
  • 31 Öffnungen der Stausonde31 openings in the damming probe
  • 32 Soll-Wert für Regelung32 Setpoint for control
  • 33 Soll-Ist-Abweichung33 Target / actual deviation
  • 34 Messanordnung34 Measuring arrangement
  • 35 Differenzbildung35 Difference formation
  • 36 Filter36 filters
  • 37 Regler, beispielsweise ein PI(D) Regler37 controllers, for example a PI (D) controller
  • 38 Brennstoffzufuhrkanal38 fuel supply duct

Claims (10)

  1. Method for regulating a burner device with a mass flow sensor (13) in a side duct (28) of a feed duct (11) of the burner device, a regulator (37), at least one first actuator (4, 3) acting on the feed duct (11) and at least one second actuator (3, 4) acting on the feed duct (11), wherein the at least one first actuator (4, 3) and the at least one second actuator (3, 4) are embodied for receiving signals, the method comprising the steps:
    Requesting a throughflow (5) of a fluid through the feed duct (11),
    Assigning the requested throughflow (5) through the feed duct (11) to a setting of the at least one first actuator (4, 3),
    Generating a first signal (23, 22) for the at least one first actuator (4, 3), wherein the generated first signal (23, 22) is a function of the setting of the at least one first actuator (4, 3) assigned to the requested throughflow (5) through the duct (11),
    Outputting the generated first signal (23, 22) to the at least one first actuator (4, 3),
    Generating a second signal (21) by the mass flow sensor (13), wherein the second signal (21) is a function of a throughflow (15) through the side duct (28),
    Processing of the second signal (21) generated by the mass flow sensor (13) to an actual value of the throughflow (15) through the side duct (28),
    Processing of the requested throughflow (5) through the feed duct (11) to a required value (32) of the throughflow (15) through the side duct (28),
    Generating a regulation signal (22, 23) by the regulator (37) for the at least one second actuator (3, 4) as a function of the actual value of the throughflow through the side duct (28) and as a function of the required value (32) of the throughflow (15) through the side duct (28),
    Outputting the generated regulation signal (22, 23) to the at least one second actuator (3, 4),
    wherein a first flow resistance element (14) and a second flow resistance element (19) are arranged in the side duct (28), wherein the first flow resistance element has a larger admittance surface than the second flow resistance element,
    the side duct (28) has a bypass duct (29) with a third flow resistance element (20),
    the mass flow sensor (13) is arranged in the bypass duct (29) of the side duct (28), wherein the flow resistance element (20) is arranged before the mass flow sensor (13), and
    the at least one first actuator (4, 3) and the at least one second actuator (3, 4) are arranged in series.
  2. The method according to claim 1, wherein the processing of the requested throughflow (5) through the feed duct (11) to a required value (32) of the throughflow (15) through the side duct (28) comprises a reversibly unique assignment of the requested throughflow (5) through the feed duct (11) to a required value (32) of the throughflow (15) through the side duct (28).
  3. The method according to one of claims 1 or 2, wherein a regulation signal is generated for the at least one second actuator (3, 4) on the basis of a proportional-integral regulator (37) or on the basis of a proportional-integral-derivative regulator (37).
  4. The method according to one of claims 1 to 3, wherein the at least one second actuator of the burner device comprises a fan (3) with a rotational speed that can be set, wherein the fan (3) with a rotational speed that can be set comprises a drive, and wherein the fan (3) is arranged in the feed duct (11) of the burner device.
  5. The method according to one of claims 1 to 4, wherein the generated regulation signal (22, 23) to the at least one second actuator (3, 4) is a pulse-width-modulated signal or is a converter signal with a frequency that corresponds to the rotational speed of at least one second actuator (3, 4) embodied as a fan (3).
  6. The method according to one of claims 1 to 5, wherein the at least one first actuator of the burner device comprises a flap (4) with motorised adjustment with a drive and the flap (4) with motorised adjustment is arranged in the feed duct (11) of the burner device.
  7. The method according to one of claims 1 to 6, wherein the processing of the second signal (21) generated by the mass flow sensor (13) comprises a filtering of the second signal (21) generated by the mass flow sensor (13).
  8. The method according to one of claims 1 to 7, wherein the requested throughflow (5) through the feed duct (11) is assigned to a setting of the at least one first actuator (4, 3) on the basis of a predetermined table, in which values of the requested throughflow through the feed duct (11) are assigned to settings of the at least one first actuator (4, 3).
  9. The method according to one of claims 1 to 8, the method additionally comprising the step:
    Determining a power of the burner device on the basis of the required value (32) of the regulator (37) and/or on the basis of the value of the requested throughflow (5) through the feed duct (11).
  10. Non-volatile computer-readable storage medium that stores a set of instructions to be executed by at least one processor, which, when it is carried out by the processor, performs the method with the steps according to one of claims 1 to 9.
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