EP3325882B1 - Regeleinrichtung für gasbrenner - Google Patents

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EP3325882B1
EP3325882B1 EP16778347.1A EP16778347A EP3325882B1 EP 3325882 B1 EP3325882 B1 EP 3325882B1 EP 16778347 A EP16778347 A EP 16778347A EP 3325882 B1 EP3325882 B1 EP 3325882B1
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EP
European Patent Office
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gas
air
bypass
line
sensor
Prior art date
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EP16778347.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3325882A1 (de
Inventor
Roland Keber
Enno Vrolijk
Roland Brand
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Ebm Papst Landshut GmbH
Original Assignee
Ebm Papst Landshut GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
    • F23N1/022—Regulating fuel supply conjointly with air supply using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2233/00—Ventilators
    • F23N2233/06—Ventilators at the air intake
    • F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/16—Fuel valves variable flow or proportional valves

Definitions

  • the invention relates to a control device for gas burners for adapting a gas-air mixture supplied to the gas burner and formed from a gas stream and an air stream. Furthermore, the invention relates to a method for operating a gas heating device for a gas burner with a control device according to the invention.
  • the system fluctuates around the zero point.
  • the gas valve is always regulated in such a way that there is no compensating flow in the connecting duct.
  • the sensor therefore does not provide any feedback on the load on the gas heater.
  • a control device according to the preamble of claim 1 is known from the US 2014/0080075 A1 known.
  • the invention has for its object to provide a control device for gas burners and a method for their operation, which are improved over the known methods in such a way that the modulation range is enlarged and additional parameters can be detected and processed.
  • a control device for gas burners for adapting a gas-air mixture which is supplied to the gas burner and is formed from a gas stream and an air stream, with a gas valve which is arranged in a gas line opening into an air line, is an electronic control unit for controlling an open position of the gas valve and a sensor connected to the controller and its signals supplies, suggested.
  • the sensor is arranged in a bridging section between the air line and the gas line and is in direct operative connection with the air stream on the one hand and with the gas stream on the other hand, the bridging section being fluidically closed, so that the gas stream and the air flow are separated in the bridging section.
  • the closed bridging section offers the advantage that there is no flow (air or gas) over the entire sensor and that fluctuations caused by flow technology are reduced.
  • the sensor independently detects both the air flow and the gas flow and sends a signal to the control unit. In particular, the amount of gas and the amount of air are detected by the correspondingly designed sensor.
  • the bridging section is closed by a housing wall, within which the sensor is arranged at least in sections.
  • a housing wall within which the sensor is arranged at least in sections.
  • a wall of the associated venturi housing, the gas blower or the gas valve can serve as the housing wall.
  • the control device is further characterized in that the housing wall and / or the sensor forms or form a solid heat conduction connection between the gas line and the air line.
  • the sensor has a first temperature-dependent resistor, a second temperature-dependent resistor and a heating means acting on both the first and the second temperature-dependent resistor.
  • the first temperature-dependent resistance in the air flow, the second temperature-dependent resistance in the gas flow and the heating means are arranged outside the gas flow and the air flow.
  • the heating means can itself be designed as a resistor, to which a voltage can be applied in order to generate heating power.
  • the temperature-dependent resistors are, for example, PTC resistors.
  • the sensor can detect any differences in the flows by comparing the cooling of the temperature-dependent resistance in the air flow heated by the heating means with the cooling of the temperature-dependent resistance in the gas flow, and can forward this as a signal to the signal control unit.
  • the control unit uses this signal to adjust the gas valve and thus the gas mass until the two resistors cool down the same way and thus to the desired value of the air-gas mixture. Due to the thermally conductive connection of the housing wall and / or the sensor, the heat generated by the heating medium can be transferred to the first and second resistors and the cooling of the resistors can be determined via the necessary heating power.
  • the senor is formed by a heat-conductive circuit board, for example made of copper, with which the bridging section can be closed in terms of flow.
  • a construction is favorable in which the heating medium is arranged inside the circuit board and the first and second temperature-dependent resistors are arranged on two opposite outer sides of the circuit board, so that they are each in the air or gas flow and, as described above, the air or Detect gas mass by a level of the respective cooling of the respective temperature-dependent resistors.
  • the senor can be integrated into a housing wall as described above, the heat transfer between the heating medium and the two temperature-dependent resistors being ensured by the appropriate choice of material, for example aluminum.
  • the bridging section has a gas bypass duct to the gas line, in which a bypass gas flow runs, and an air bypass duct to the air line, in which a bypass air flow runs.
  • the sensor is in direct operative connection with both the bypass gas flow and the bypass air flow.
  • the first temperature-dependent resistor is arranged in the bypass air flow and the second temperature-dependent resistor in the bypass gas flow.
  • the bypass channels initially offer the possibility of using the installation space flexibly, since the air line and the gas line do not necessarily have to run adjacent to one another.
  • an area in front of and behind the respective bypass can be defined in the air line and the gas line, as viewed in the flow direction.
  • the orifices produce a pressure loss in the gas line and the air line, so that there are different pressure differences before and after the respective orifice at full load and part load of the gas heater, that is to say different air mass and gas mass flows. This difference between the two air and gas flows under different load conditions can be detected by the sensor, since the air line on the sensor is not fluidly connected to the gas line, such as it was solved in the prior art.
  • the energy supplied to the heating medium for example the applied voltage, can be recorded and immediately used as a measure and control variable for the load on the gas heating device be used.
  • control device provides that the flow cross section of the gas bypass channel is smaller than the flow cross section of the air bypass channel. This ensures that the air and gas flow along the sensor elements detecting the respective flow can be realized in a ratio corresponding to the minimum air ratio of, for example, 1:10 (10 parts of air to one part of gas).
  • the flow cross section of the gas bypass channel is preferably 80-120 times smaller than the flow cross section of the air bypass channel.
  • control device is characterized in that the gas line and the air line and / or the gas bypass duct and the air bypass duct run parallel at least in the region of the sensor. This ensures an optimal flow. In addition, the space required is small.
  • the invention also includes the method for operating a gas heating device for a gas burner with a control device described above, wherein the control unit controls an open position of the gas valve depending on a signal supplied by the sensor.
  • the method is further characterized in that an electrical energy supplied to the heating medium is recorded and used as a measure for the Load on the gas heater is used.
  • the load on the gas heater can be used as a control value for gas-adaptive control of the gas heater. This is of great importance for various control engineering processes in gas heaters, since the energy expenditure can be determined, controlled and thus reduced.
  • simple integration of gas-adaptive controls can take place, which are often dependent on the device load.
  • control device All disclosed features of the control device are interchangeable, as far as this is technically possible.
  • methods and procedures described for the control device can be integrated into the method according to the invention, even if they are not explicitly described again for the method.
  • Figure 1 shows a part of a gas heater with a control device 1, which promotes an air flow L generated by a fan, not shown, via an air line 2.
  • the gas line 3 runs in the the gas valve 4 is arranged and its open position controls the gas flow G.
  • the flow cross section of the air line 2 is larger than that of the gas line 3.
  • the control device 1 is used to adapt the gas / air mixture L / G supplied to the gas burner (not shown) and formed from the gas stream G and an air stream L.
  • the gas line 3 opens into the air line 2.
  • a bridging section 6 is connected upstream in the flow direction with the sensor 5, which is connected to a control unit, not shown, which controls the gas valve opening position.
  • the sensor 5 is arranged in the bridging section 6 between the air line 2 and the gas line 3 and is in direct operative connection with both the air flow L and the gas flow G. In terms of flow technology, however, the bridging section 6 is closed, so that gas flow G and air flow L in the bridging section 6 remain separate in the area of the sensor 5.
  • the bridging section 6 is closed by the heat-conducting housing wall 7.
  • the sensor 5 is arranged inside and on the housing wall 7, the sensor 5 having a temperature-dependent resistor R L , a temperature-dependent resistor R G and a heating resistor R H acting on both resistors R L and R G. Only the heating resistance R H is accommodated inside the housing wall 7 and therefore outside the gas flow G and the air flow L. A voltage is applied to the heating resistor R H to produce the heating effect.
  • the resistance R L is positioned in the air flow L, the resistance R G in the gas flow G, so that they are each cooled by the gas flow or air flow.
  • Both the gas flow G and the air flow L are in the bridging section 6 into the gas bypass duct 9 to the gas line 3 and the air bypass duct 8, respectively redirected to the air line 2.
  • the resistors R G and R L are therefore each acted upon by the bypass gas flow or the bypass air flow.
  • Apertures 10, 11 generating pressure loss are provided in both the gas line 3 and the air line 2.
  • the gas bypass duct 9 runs in the flow direction around the orifice 10, the air bypass duct 8 around the orifice 11.
  • the air and gas flow are higher or lower depending on the load, the pressure difference in the flow direction being seen at part load, ie with comparatively low flow masses and after the orifices 10, 11 is lower than at full load, ie comparatively high flow masses.
  • the level of the signal voltage U 0 at the heating resistor R H is dependent on the respective load / load and thus determines a reusable control variable for the control of the gas heater.
  • the flow cross section of the gas bypass channel 9 is smaller than the flow cross section of the air bypass channel 8.
  • the bypass channels 8, 9 run parallel in the area of the sensor 5.
  • FIG. 2 A bridge circuit with resistors and a heating medium that can be used to control and evaluate the sensor 5 is shown.
  • a constant voltage U IN + and U IN- is applied to the bridge to set the operating point of the bridge.
  • the heating resistor R H is supplied with the voltage U H + and U H- .
  • R 1 and R 2 are temperature-dependent resistors for setting the operating point.
  • FIG 3 shows an example of a diagram of the bridge voltage U 0 of the sensor 5 versus the difference in the mass flows of air ⁇ L and gas ⁇ G.
  • the bridge voltage U 0 is formed from the difference between U Out + and U out- (see Fig. 2 ).
  • the gas valve 4 is controlled in such a way that the voltage U 0 of the sensor 5 is essentially at the value 0. With different Load conditions can be determined from the resulting voltage difference, the load on the gas heater.
  • control device is integrated in known gas heating devices, the load of which is controlled via the fan speed and the corresponding amount of gas supplied.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für Gasbrenner zur Anpassung eines dem Gasbrenner zugeführten, aus einem Gasstrom und einem Luftstrom gebildeten Gas-Luft-Gemisches. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Gasheizgeräts für einen Gasbrenner mit einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik sind gattungsgemäße Regeleinrichtungen bekannt. Beispielweise offenbaren die Europäischen Patentanmeldungen EP 2 090 827 A2 und EP 1 746 345 A2 entsprechende Vorrichtungen. Jedoch wird hierbei in einem zwischen der Verbrennungsluftleitung und der Gasleitung vorgesehenen offenen Verbindungskanal ein Sensor angeordnet, der sowohl von der Gasströmung als auch von der Luftströmung überströmbar ist. Durch den Sensor werden Ausgleichsströmungen zwischen den beiden Leitungen erfasst. Das Gasventil wird entsprechend angesteuert, bis das System wieder im Gleichgewicht ist und keine Ausgleichsströmung über den Verbindungskanal mehr erfolgt. Der Stand der Technik nutzt dabei einen Sensor nach dem Anemometerprinzip.
  • Aufgrund von Turbulenzen bei der Strömung über den Sensor schwankt das System um den Nullpunkt. Zudem unterscheidet es nicht zwischen einem Teillastbetrieb und einem Volllastbetrieb des Gasheizgeräts, da das Gasventil stets so geregelt wird, dass keine Ausgleichsströmung im Verbindungskanal vorliegt. Der Sensor liefert deshalb keine Rückmeldung zur Belastung des Gasheizgeräts.
  • Eine Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US 2014/0080075 A1 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung für Gasbrenner und ein Verfahren zu deren Betrieb bereit zu stellen, die gegenüber den bekannten Verfahren derart verbessert sind, dass sich der Modulationsbereich vergrößert und zusätzliche Parameter erfassbar und weiterverarbeitbar sind.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 10 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird eine Regeleinrichtung für Gasbrenner zur Anpassung eines dem Gasbrenner zugeführten, aus einem Gasstrom und einem Luftstrom gebildeten Gas-Luft-Gemisches, mit einem Gasventil, das in einer in eine Luftleitung mündenden Gasleitung angeordnet ist, einer elektronischen Steuerungseinheit zur Steuerung einer Öffnungsstellung des Gasventils und einem Sensor, der mit der Steuerung verbunden ist und ihr Signale liefert, vorgeschlagen. Der Sensor ist in einem Überbrückungsabschnitt zwischen Luftleitung und Gasleitung angeordnet und steht einerseits mit dem Luftstrom und andererseits mit dem Gasstrom in unmittelbarer Wirkverbindung, wobei der Überbrückungsabschnitt strömungstechnisch geschlossen ist, so dass der Gasstrom und der Luftstrom im Überbrückungsabschnitt getrennt sind.
  • Der geschlossene Überbrückungsabschnitt bietet den Vorteil, dass es zu keiner Strömung (Luft oder Gas) über den gesamten Sensor kommt und strömungstechnisch bedingte Schwankung verringert sind. Der Sensor erfasst unabhängig voneinander sowohl die Luftströmung als auch die Gasströmung und liefert der Steuereinheit ein Signal hierüber. Erfasst werden durch den entsprechend ausgebildeten Sensor insbesondere die Gasmenge und die Luftmenge.
  • Der Überbrückungsabschnitt ist durch eine Gehäusewandung geschlossen, innerhalb der der Sensor zumindest abschnittsweise angeordnet ist. Als Gehäusewandung kann beispielsweise eine Wandung des zugehörigen Venturigehäuses, des Gasgebläses oder des Gasventils dienen.
  • Die Regeleinrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewandung und/oder der Sensor eine Feststoffwärmeleitverbindung zwischen Gasleitung und Luftleitung bildet bzw. bilden. Dies ist vorteilhaft, da der Sensor einen ersten temperaturabhängigen Widerstand, einen zweiten temperaturabhängigen Widerstand und ein sowohl auf den ersten als auch den zweiten temperaturabhängigen Widerstand einwirkendes Heizmittel aufweist. Erfindungsgemäß wird vorgesehen, dass der erste temperaturabhängige Widerstand in der Luftströmung, der zweite temperaturabhängige Widerstand in der Gasströmung und das Heizmittel außerhalb der Gasströmung und der Luftströmung angeordnet sind.
  • Das Heizmittel kann selbst als Widerstand ausgebildet werden, an dem eine Spannung anlegbar ist, um eine Heizleistung zu erzeugen. Die temperaturabhängigen Widerstände sind beispielsweise PTC-Widerstände. Der Sensor kann in einer derartigen Ausführung durch einen Abgleich der Kühlung des durch das Heizmittel beheizten temperaturabhängigen Widerstands in der Luftströmung mit der Kühlung des durch das Heizmittel beheizten temperaturabhängigen Widerstands in der Gasströmung eventuelle Unterschiede der Strömungen erfassen und als Signal an die Signalsteuereinheit weiterleiten. Die Steuereinheit nutzt dieses Signal zur Einstellung des Gasventils und somit der Gasmasse, bis die beiden Widerstände die gleiche Abkühlung erfahren und mithin auf den gewünschten Wert des Luft-GasGemisches. Durch die wärmetechnisch leitende Verbindung der Gehäusewandung und/oder des Sensors ist die von dem Heizmittel erzeugte Wärme auf den ersten und zweiten Widerstand übertragbar und die Abkühlung der Widerstände über die nötige Heizleistung festellbar.
  • In einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Sensor durch eine wärmeleitfähige Platine beispielsweise aus Kupfer gebildet ist, mit der der Überbrückungsabschnitt strömungstechnisch verschließbar ist. Dabei ist eine Konstruktion günstig, bei der innerhalb der Platine das Heizmittel und auf zwei gegenüberliegenden Außenseiten der Platine die ersten und zweiten temperaturabhängigen Widerstände angeordnet sind, so dass diese jeweils in der Luft- bzw. Gasströmung liegen und wie oben beschrieben die Luft- bzw. Gasmasse durch eine Höhe der jeweiligen Abkühlung der jeweiligen temperaturabhängigen Widerstände erfassen.
  • Alternativ kann der Sensor wie oben beschrieben in eine Gehäusewandung integriert werden, wobei die Wärmeübertragung zwischen Heizmittel und den beiden temperaturabhängigen Widerständen durch die entsprechende Materialwahl, beispielsweise Aluminium, sichergesellt wird.
  • In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung ist vorgesehen, dass der Überbrückungsabschnitt einen Gas-Bypasskanal zu der Gasleitung, in dem ein Bypassgasstrom verläuft, und einen Luft-Bypasskanal zu der Luftleitung, in dem ein Bypassluftstrom verläuft, aufweist. Der Sensor steht dabei sowohl mit dem Bypassgasstrom als auch dem Bypassluftstrom in unmittelbarer Wirkverbindung. Der erste temperaturabhängige Widerstand wird in dem Bypassluftstrom und der zweite temperaturabhängige Widerstand in dem Bypassgasstrom angeordnet. Die Bypasskanäle bieten zunächst die Möglichkeit, den Bauraum flexibel zu nutzen, da die Luftleitung und die Gasleitung nicht unbedingt angrenzend zueinander verlaufen müssen.
  • Zudem kann über die Bypässe in Strömungsrichtung gesehen in der Luftleitung und der Gasleitung jeweils ein Bereich vor und hinter dem jeweiligen Bypass definiert werden. In einer Weiterbildung der Regeleinrichtung ist vorsehbar, dass in der Gasleitung und der Luftleitung jeweils mindestens eine Blende angeordnet ist, wobei der Gas-Bypasskanal und der Luft-Bypasskanal jeweils einen Bypass um die jeweilige Blende in der Gas-/Luftleitung bilden. Die Blenden erzeugen einen Druckverlust in der Gasleitung und der Luftleitung, so dass bei Volllast und Teillast des Gasheizgeräts, d.h. unterschiedlich hohen Luftmassen- und Gasmassenströmungen, unterschiedliche Druckdifferenzen vor und nach der jeweiligen Blende bestehen. Dieser Unterschied der beiden Luft- und Gasströmungen bei unterschiedlichen Belastungszuständen ist durch den Sensor erfassbar, da am Sensor die Luftleitung nicht mit der Gasleitung strömungsverbunden ist, wie es im Stand der Technik gelöst war.
  • Soweit ein Sensor mit im Gas-Bypasskanal und Luft-Bypasskanal angeordneten temperaturabhängigen Widerständen und ein auf die Widerstände wärmetechnisch einwirkendes Heizmittel eingesetzt werden, kann die dem Heizmittel zugeführte Energie, beispielsweise die angelegte Spannung, erfasst und unmittelbar als Maß und Regelgröße für die Belastung des Gasheizgeräts verwendet werden.
  • In einer ferner vorteilhaften Ausführungsvariante ist bei der Regeleinrichtung vorgesehen, dass der Strömungsquerschnitt des Gas-Bypasskanals kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des Luft-Bypasskanals. Damit wird sichergestellt, dass die Luft- und Gasströmung entlang der die jeweilige Strömung erfassenden Sensorelemente in einem Verhältnis entsprechend dem Mindestluftverhältnis von beispielsweise 1:10 (10 Teile Luft auf einen Teil Gas) realisierbar ist. Der Strömungsquerschnitt des Gas-Bypasskanals ist vorzugsweise um den Faktor 80-120 kleiner als der Strömungsquerschnitt des Luft-Bypasskanals.
  • In einem günstigen Ausführungsbeispiel ist die Regeleinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitung und die Luftleitung und/oder der Gas-Bypasskanal und der Luft-Bypasskanal zumindest im Bereich des Sensors parallel verlaufen. Hierdurch wird eine optimale Anströmung erreicht. Zudem ist der nötige Bauraum gering.
  • Die Erfindung umfasst zudem das Verfahren zum Betreiben eines Gasheizgeräts für einen Gasbrenner mit einer vorstehend beschriebenen Regeleinrichtung, wobei die Steuerungseinheit eine Öffnungsstellung des Gasventils in Abhängigkeit eines von dem Sensor gelieferten Signals steuert. Das Verfahren ist in einer Weiterbildung ferner dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Heizmittel zugeführte elektrische Energie erfasst und als Maß für die Belastung des Gasheizgeräts verwendet wird. Die Belastung des Gasheizgeräts kann als Regelwert für eine gasadaptive Regelung des Gasheizgeräts weitergenutzt werden. Dies ist für verschiedene regelungstechnische Verfahren in Gasheizgeräten von großer Bedeutung, da der Energieaufwand bestimmt, kontrolliert und somit verringert werden kann. Weiterhin kann bei einer bekannten Gerätebelastung eine einfache Einbindung von gasadaptiven Regelungen erfolgen, die häufig von der Gerätebelastung abhängig sind.
  • Alle offenbarten Merkmale der Regeleinrichtung sind untereinander austauschbar, soweit dies technisch möglich ist. Zudem können die für die Regeleinrichtung beschriebenen Verfahren und Abläufe in das erfindungsgemäße Verfahren integriert werden, auch wenn die nicht explizit nochmals für das Verfahren beschrieben ist.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Ansicht einer Regeleinrichtung;
    Fig. 2
    eine schematische Ansicht einer Brückenschaltung des Sensors;
    Fig. 3
    ein Diagramm zur an dem Sensor angelegten Spannung gegenüber dem Unterschied der Massenströme.
  • Die Figuren sind beispielhaft schematisch.
  • Figur 1 zeigt einen Teil eines Gasheizgeräts mit einer Regeleinrichtung 1, das über eine Luftleitung 2 einen durch einen nicht dargestellten Lüfter erzeugten Luftstrom L fördert. Parallel hierzu verläuft die Gasleitung 3, in der das Gasventil 4 angeordnet ist und dessen Öffnungsstellung den Gasstrom G steuert. Der Strömungsquerschnitt der Luftleitung 2 ist größer als derjenige der Gasleitung 3.
  • Die Regeleinrichtung 1 dient zur Anpassung des dem nicht gezeigten Gasbrenner zugeführten und aus dem Gasstrom G und einem Luftstrom L gebildeten Gas-Luft-Gemisches L/G. Die Gasleitung 3 mündet hierzu in die Luftleitung 2. Bei der Regeleinrichtung 1 ist in Strömungsrichtung gesehen vorgeschaltet ein Überbrückungsabschnitt 6 mit dem Sensor 5, der mit einer nicht gezeigten Steuerungseinheit, welche die Gasventilöffnungsstellung steuert, verbunden ist. Der Sensor 5 ist in dem Überbrückungsabschnitt 6 zwischen Luftleitung 2 und Gasleitung 3 angeordnet und steht sowohl mit dem Luftstrom L als auch mit dem Gasstrom G in unmittelbarer Wirkverbindung. Strömungstechnisch ist der Überbrückungsabschnitt 6 jedoch geschlossen, so dass Gasstrom G und Luftstrom L im Überbrückungsabschnitt 6 im Bereich des Sensors 5 getrennt bleiben.
  • Der Überbrückungsabschnitt 6 wird durch die wärmeleitende Gehäusewandung 7 geschlossen. Innerhalb und an der Gehäusewandung 7 ist der Sensor 5 angeordnet, wobei der Sensor 5 einen temperaturabhängigen Widerstand RL, einen temperaturabhängigen Widerstand RG und einen auf beide Widerstände RL und RG einwirkenden Heizwiderstand RH aufweist. Nur der Heizweiderstand RH ist innerhalb der Gehäusewandung 7 und mithin außerhalb der Gasströmung G und der Luftströmung L aufgenommen. An den Heizwiderstand RH wird eine Spannung angelegt, um die Heizwirkung zu erzeugen. Der Widerstand RL ist in der Luftströmung L, der Widerstand RG in der Gasströmung G positioniert, so dass sie jeweils eine Kühlung durch die Gasströmung bzw. Luftströmung erfahren. Sowohl der Gasstrom G als auch der Luftstrom L sind im Überbrückungsabschnitt 6 in den Gas-Bypasskanal 9 zu der Gasleitung 3 bzw. den Luft-Bypasskanal 8 zu der Luftleitung 2 umgeleitet. Die Widerstände RG und RL werden deshalb jeweils durch den Bypassgasstrom bzw. den Bypassluftstrom beaufschlagt.
  • Sowohl in der Gasleitung 3 als auch der Luftleitung 2 sind Druckverlust erzeugende Blenden 10, 11 vorgesehen. Der Gas-Bypasskanal 9 verläuft in Strömungsrichtung gesehen um die Blende 10, der Luft-Bypasskanal 8 um die Blende 11. Der Luft- und Gasstrom sind lastabhängig höher oder niedriger, wobei bei Teillast, d.h. bei vergleichsweise geringen Strömungsmassen der Druckunterschied in Strömungsrichtung gesehen vor und nach den Blenden 10, 11 geringer ist als bei Volllast, d.h. vergleichsweise hohen Strömungsmassen. Die Höhe der Signalspannung U0 am Heizwiderstand RH ist abhängig von der jeweiligen Last/Belastung und bestimmt somit eine weiterverwertbare Regelgröße für die Regelung des Gasheizgeräts.
  • Wenn auch nicht eindeutig erkennbar ist vorgesehen, dass der Strömungsquerschnitt des Gas-Bypasskanals 9 kleiner ist als der Strömungsquerschnitt des Luft-Bypasskanals 8. Die Bypasskanäle 8, 9 verlaufen im Bereich des Sensors 5 parallel.
  • In Figur 2 ist eine zur Ansteuerung und Auswertung des Sensors 5 einsetzbare Brückenschaltung mit Widerständen und einem Heizmittel dargestellt. An der Brücke wird eine konstante Spannung UIN+ und UIN- zum Einstellen des Betriebspunktes der Brücke angelegt. Der Heizwiderstand RH wird mit der Spannung UH+ und UH- versorgt. R1 und R2 sind von der Temperatur nicht abhängige Widerstände zum Einstellen des Arbeitspunktes.
  • Figur 3 zeigt beispielhaft ein Diagramm der Brückenspannung U0 des Sensors 5 gegenüber der Differenz der Massenströme von Luft φL und Gas φG. Die Brückenspannung U0 wird gebildet aus der Differenz von UOut+ und Uout-(siehe Fig. 2). Die Steuerung des Gasventils 4 erfolgt so, dass die Spannung U0 des Sensors 5 im Wesentlichen bei dem Wert 0 liegt. Bei unterschiedlichen Lastzuständen kann aus der resultierenden Spannungsdifferenz die Belastung des Gasheizgeräts bestimmt werden.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise wird die Regeleinrichtung in bekannte Gasheizgeräte integriert, deren Belastung über die Lüfterdrehzahl und die entsprechend zugeführte Gasmenge geregelt wird.

Claims (12)

  1. Regeleinrichtung für Gasbrenner zur Anpassung eines dem Gasbrenner zugeführten, aus einem Gasstrom (G) und einem Luftstrom (L) gebildeten Gas-Luft-Gemisches, mit einem Gasventil (4), einer Luftleitung (2), einer Gasleitung (3), die in die Luftleitung (2) mündet, einem Überbrückungsabschnitt (6), der zwischen der Luftleitung (2) und der Gasleitung (3) angeordnet ist, wobei das Gasventil (4) in der Gasleitung (3) angeordnet ist, einer elektronischen Steuerungseinheit zur Steuerung einer Öffnungsstellung des Gasventils (4) und einem Sensor (5), der mit der Steuerung verbunden ist und ihr Signale liefert, wobei der Sensor (5) in dem Überbrückungsabschnitt (6) zwischen Luftleitung (2) und Gasleitung (3) angeordnet ist und einerseits mit dem Luftstrom und andererseits mit dem Gasstrom in unmittelbarer Wirkverbindung steht, wobei der Überbrückungsabschnitt (6) strömungstechnisch geschlossen ist, so dass der Gasstrom und der Luftstrom im Überbrückungsabschnitt (6) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Überbrückungsabschnitt (6) durch eine Gehäusewandung (7) geschlossen ist, innerhalb der der Sensor (5) abschnittsweise angeordnet ist, und der Sensor (5) einen ersten temperaturabhängigen Widerstand (RL), einen zweiten temperaturabhängigen Widerstand (RG) und ein sowohl auf den ersten als auch den zweiten temperaturabhängigen Widerstand (RL, RG) einwirkendes Heizmittel (RH) aufweist, wobei der erste temperaturabhängige Widerstand (RL) in der Luftströmung, der zweite temperaturabhängige Widerstand (RG) in der Gasströmung und das Heizmittel (RH) außerhalb der Gasströmung und der Luftströmung angeordnet sind.
  2. Regeleinrichtung für Gasbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewandung (7) und/oder der Sensor (5) eine Feststoffwärmeleitverbindung zwischen Gasleitung (2) und Luftleitung (3) bildet/n.
  3. Regeleinrichtung für Gasbrenner nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überbrückungsabschnitt (6) einen Gas-Bypasskanal (9) zu der Gasleitung (3), in dem ein Bypassgasstrom verläuft, und einen Luft-Bypasskanal (8) zu der Luftleitung (2), in dem ein Bypassluftstrom verläuft, aufweist, und der Sensor (5) sowohl mit dem Bypassgasstrom als auch dem Bypassluftstrom in unmittelbarer Wirkverbindung steht.
  4. Regeleinrichtung für Gasbrenner nach den vorigen Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste temperaturabhängige Widerstand (RL) in dem Bypassluftstrom und der zweite temperaturabhängige Widerstand (RG) in dem Bypassgasstrom angeordnet sind.
  5. Regeleinrichtung für Gasbrenner nach zumindest einem der vorigen Ansprüche 3 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gasleitung (3) und der Luftleitung (2) jeweils mindestens eine Blende (10, 11) vorgesehen ist, und der Gas-Bypasskanal (9) und der Luft-Bypasskanal (8) jeweils einen Bypass um die jeweilige Blende (10, 11) bilden.
  6. Regeleinrichtung für Gasbrenner nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungsquerschnitt des Gas-Bypasskanals (9) kleiner ist als ein Strömungsquerschnitt des Luft-Bypasskanals (8).
  7. Regeleinrichtung für Gasbrenner nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasleitung (3) und die Luftleitung (2) und/oder der Gas-Bypasskanal (9) und der Luft-Bypasskanal (8) zumindest im Bereich des Sensors (5) parallel verlaufen.
  8. Regeleinrichtung für Gasbrenner nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) durch eine Platine gebildet ist, mit der der Überbrückungsabschnitt (6) strömungstechnisch verschließbar ist.
  9. Regeleinrichtung für Gasbrenner nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Platine das Heizmittel und auf zwei gegenüberliegenden Außenseiten der Platine die ersten und zweiten temperaturabhängigen Widerstände angeordnet sind, die mit dem Heizmittel wärmetechnisch verbunden sind.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Gasheizgeräts für einen Gasbrenner mit einer Regeleinrichtung (1) nach zumindest einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit eine Öffnungsstellung des Gasventils (4) in Abhängigkeit eines von dem Sensor (5) gelieferten Signals steuert.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Gasheizgeräts nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Heizmittel zugeführte elektrische Energie erfasst und als Maß und Regelgröße für die Belastung des Gasheizgeräts verwendet wird.
  12. Verfahren zum Betreiben eines Gasheizgeräts nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastung des Gasheizgeräts als Regelwert für eine gasadaptive Regelung des Gasheizgeräts verwendet wird.
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