EP4098944A1 - Verfahren zur überwachung einer flamme eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung einer positioniereinrichtung - Google Patents

Verfahren zur überwachung einer flamme eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung einer positioniereinrichtung Download PDF

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EP4098944A1
EP4098944A1 EP22175392.4A EP22175392A EP4098944A1 EP 4098944 A1 EP4098944 A1 EP 4098944A1 EP 22175392 A EP22175392 A EP 22175392A EP 4098944 A1 EP4098944 A1 EP 4098944A1
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EP
European Patent Office
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flame
monitoring device
monitoring
heater
flame monitoring
Prior art date
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Pending
Application number
EP22175392.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jochen Grabe
Bodo Oerder
Matthias Hopf
Arnold Wohlfeil
Fabian Staab
Michael Schumacher
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Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F23N2900/00—Special features of, or arrangements for controlling combustion
    • F23N2900/05005—Mounting arrangements for sensing, detecting or measuring devices

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a flame of a heating device, a computer program, a storage medium, a regulation and control device, a heating device and a use.
  • Heaters are often equipped with a flame detection and monitoring device to detect leakage of unburned fuel gas.
  • the information about the flame is often used to regulate the heating device, in particular to regulate the composition of the combustion mixture (fuel and combustion air).
  • a flame monitoring device is used for this purpose, for example optical systems or also ionization electrodes.
  • heaters that are suitable for different types of gas, such as natural gas as L-gas or H-gas, hydrogen or liquid gas.
  • natural gas such as L-gas or H-gas
  • H-gas hydrogen or liquid gas.
  • monitoring the flame entails difficulties when using a heating device with different types of gas, because the position and/or formation of a flame depends on the type of fuel gas.
  • a disadvantage is that inaccurate or non-functioning flame monitoring can lead to the heater being switched off, which is associated with a loss of comfort and costs for the operator.
  • the DE 296 12 014 U1 proposes a flame detection device for a flame of a gas burner, having at least two flame detection elements which are arranged at different distances from a burner surface.
  • the use of at least two flame detection elements can result in high costs.
  • the object of the invention to propose a method for monitoring a flame of a heating device which at least partially overcomes the problems of the prior art described.
  • the method should enable safe operation of a heating device with different types of fuel gas.
  • the method should be able to be carried out without increased effort and at least not significantly increase the complexity of a heating device.
  • a (current) flame situation can be determined, for example, by sensors or by calculation. In particular, it can be determined with which fuel gas and/or which fuel gas-air mixture the flame is generated.
  • the current flame gas situation can, in particular, allow conclusions to be drawn about the position and/or the formation of the flames on the burner. Within the framework of step b), these conclusions can lead to an assessment of how currently pronounced one or more flame characteristics are.
  • a flame characteristic can include the relative position of the flame to the burner, the height, the orientation, the distribution, the temperature, the color, etc. of the flame.
  • Step b) can include a comparison with specified or previously determined/evaluated flame characteristics, so that a change in the flame characteristics over time can be determined.
  • a predetermined or suitable position of the flame monitoring device can be assigned to a flame characteristic, so that in step c) an actual position of the flame monitoring device can be set as a function of this flame characteristic (a).
  • the functionality of the device for monitoring the flame can be guaranteed.
  • the suitable position for monitoring can be tailored in particular to the type of fuel gas and the associated flame height and spread. Reliable monitoring of the flame of a heating device can also be advantageously ensured in this way when operating with different types of fuel gas.
  • the heater is in particular a gas heater that is set up to burn a fuel gas with the supply of ambient air and thermal energy, for example, to heat a heat carrier of a heating circuit or to heat for provision in a hot water supply.
  • the heater can be a gas condensing boiler.
  • the heater generally has a combustion chamber and a delivery device that delivers a mixture of fuel gas and combustion air into a combustion chamber. The combustion products can then be discharged through an exhaust system.
  • the heater has a flame monitoring device.
  • Monitoring the flame of a heater appears to be particularly important in order to prevent (unburnt) fuel gas from escaping. Escaping combustible gas poses, among other things, a high health risk and a risk of explosion, which is why devices for monitoring the flame of a heater are also required by law in most countries.
  • a monitoring of the flame of a heater can be integrated, for example, in a so-called automatic gas burner, which can also be used to regulate and control the heater.
  • an ionization electrode is often used, which uses the conductivity and rectifier effect of the flame during ignition and combustion in order to detect the flame, which also enables the quality of the flame to be assessed.
  • the ionization principle for monitoring a flame is used in particular in gas heaters operated with natural gas.
  • monitoring according to the ionization principle is not always easy and not always possible with sufficient certainty, because the ion concentration produced when hydrogen is burned is not sufficient.
  • optical devices especially optical sensors, such as UV sensors.
  • a method presented here can be used in an advantageous manner in connection with all known flame monitoring devices of a heating device.
  • a suitable position may refer to a physical position (location, orientation, etc.) of a flame monitor relative to the flame.
  • the suitable position can also include an orientation of the flame monitoring device, in other words its viewing direction. This can be particularly relevant for optical flame monitoring devices.
  • the method can be initiated manually, for example as part of a gas conversion of a heater to a different type of fuel gas. It could be implemented, for example, by releasing a mechanical connection between a flame monitoring device and the heating device, moving the flame monitoring device to a different position and fastening it there, for example by using a screw connection in different positions.
  • the positions can preferably have a marking.
  • a suitable position of the flame monitoring device can be detected.
  • a suitable position of the flame monitoring device can be detected by determining a position stored, for example on a storage medium of the regulation and control unit.
  • Steps a) to d) can be carried out in the order given. It is possible that step d) is carried out before steps a) to c). It is possible that the steps are at least partially superimposed in terms of time or executed in parallel. It is possible for step a) to be carried out automatically at predetermined times and/or based on a specific burner situation or a result of the flame monitoring.
  • detecting a suitable position of the flame monitoring device can consist in determining a suitable position and detecting this by evaluating the monitoring by the flame monitoring device while it is being moved.
  • the flame monitoring device can be arranged in or on a positioning device.
  • a positioning device can be a device with which the flame monitoring device can be moved and fixed in different positions.
  • a positioning device can be designed, for example, as a rail, within which the flame monitoring device is arranged to be displaceable.
  • the positioning device can have a rotation device, for example a (ball) joint or a hinge.
  • a rotation device for example a (ball) joint or a hinge.
  • the flame monitoring device can thus be moved and aligned by means of a translational and/or rotational movement.
  • the flame monitoring device can be moved or positioned by at least one drive.
  • the at least one drive can be an electric or a hydraulic drive, for example.
  • a drive for a translational movement, such as a linear drive, and a drive for a rotational movement can preferably be provided.
  • automated displacement of the flame monitoring device can be implemented by means of a drive.
  • different positions of the Flame monitoring device to be stored on a memory, such as the regulation and control unit of the heater. If necessary, for example when changing the type of gas, it can be called up and the flame monitoring device can be moved to the position called up.
  • the positioning device can comprise an element with a longitudinal extent, for example a rail, on which the flame monitoring device can be moved, preferably in a guide.
  • the elongate member may have a curvature such that by mounting the flame monitor on the elongate member, both the position and orientation of the flame monitor is advantageously adjustable.
  • the flame monitoring device can be moved or positioned depending on the output of the heater.
  • flame characteristics e.g. the position and/or the extent of a flame
  • This circumstance can be counteracted by power-dependent positioning of the flame monitoring device.
  • Automated movement of the flame monitoring device depending on the output of the heating device can be implemented particularly advantageously.
  • Various positions depending on the output of the heater could be stored in a memory, for example, in the form of a characteristic diagram.
  • the heating device can be designed with a flame monitoring device and means which are suitable for at least partially carrying out the steps of a method proposed here.
  • the "means” can include at least one sensor or detector for determining a flame situation, a computing, comparison and/or analysis unit for evaluation of the flame situation, a positioning device, a drive, a flame monitoring device (e.g. with an ionization electrode and/or flame optics), a data memory, data lines, electrical connections, etc.
  • a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here.
  • this relates in particular to a computer program (product), comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute a method described here.
  • a machine-readable storage medium is also proposed, on which the computer program is stored.
  • suitable positions for different types of gas and/or for different outputs of the heater are also stored on the storage medium, in particular in the form of a characteristic diagram.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a regulation and control unit for a heating device is also proposed, set up to carry out a method presented here.
  • the regulating and control unit can have a processor, for example, or have it at its disposal.
  • the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the regulation and control unit).
  • positions of the flame monitoring devices that are particularly suitable for different types of gas or outputs of the heating device can also be stored on a regulation and control unit proposed here and/or a storage medium proposed here.
  • a heating system with a regulation and control device presented here is also proposed.
  • the regulation and control device is often part of a heater of the heating system.
  • the heating device is in particular a gas heating device with a gas burner and a delivery device which can deliver a mixture of gas and combustion air (combustible mixture) to a gas burner.
  • the heating device can include a positioning device for a flame monitoring device, with which different positions and/or alignments of the flame monitoring device can be set.
  • the use of a positioning device for moving a flame monitoring device of a heater is proposed in order to enable monitoring of the flame of the heater when using different types of fuel gas and/or to improve the operational safety of the heater.
  • the flame monitoring device can also be positioned as a function of the output of the heating device, in order to enable precise monitoring of the flame.
  • a method for monitoring a flame of a heater, a computer program, a regulation and control unit and a heater for carrying out the method and the use of a positioning device are thus specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method, the computer program, the regulation and control unit and the Heater and use each at least to enable accurate and safe monitoring of a flame of a heater when using different types of fuel gas.
  • bringing the flame monitoring device into a suitable position depending on the output can enable the flame to be reliably monitored over the entire output range of the heater.
  • first primarily (only) serve to distinguish between several similar objects, sizes or processes, i.e. in particular no dependency and/or sequence of these objects, sizes or make processes mandatory for each other. Should a dependency and/or order be necessary, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described embodiment. If a component can occur more than once (“at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.
  • the heater 1 shows a schematic example of a heating system 0 with a heater 1 proposed here.
  • the heater 1 can have a burner 3 to which a gas mixture (mixture of fuel gas and air) can be supplied via a mixture channel 11 .
  • Ambient air can be sucked in via an air intake pipe 4 and combustion gas can be supplied via a gas supply pipe 8 .
  • the fuel gas can be introduced via a gas valve 5 which is electrically connected to a regulation and control unit 7 .
  • a delivery device 2 can be arranged in the mixture channel 11 and can deliver a mixture of fuel gas and air to the burner 3 .
  • the conveying device 2 can, for example, be designed as a blower and alternatively also be arranged in the direction of flow after the burner 3 in the exhaust gas duct of an exhaust system 9 .
  • the burner 3 can be arranged in a combustion chamber 12 which can have an ignition device 6 and a flame monitoring device 10 .
  • the flame monitoring device 10 can be designed, for example, as a UV sensor, ie as a sensor for ultraviolet light.
  • the fuel gas can be hydrogen, for example.
  • the burner 2 shows, also by way of example and diagrammatically, a burner 3 which can generate a flame 17 during operation.
  • the burner 3 can be arranged in a burner door 13 and have an opening 15 for a flame monitoring device 10 .
  • the flame monitoring device 10 can be movably arranged in a positioning device 14 .
  • the flame monitoring device 10 can be brought (moved or (re)positioned) by means of a drive 16, for example, which can be designed as a linear drive.
  • the flame monitoring device can, for example, be moved from a first position 101 to a second position 102 by the drive 10 .
  • By moving the flame monitoring device 10 both a position and an orientation of the flame monitoring device 10 can be adjusted.
  • the first position 101 and second position 102 can represent suitable positions for different types of fuel gas.
  • the flame monitoring device 10 can also be continuously movable between the first position 101 and the second position 102 and thus enable the flame to be reliably monitored for the entire power spectrum of the burner 3 or the heater 1 .

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Überwachung einer Flamme (17) eines Heizgerätes (1) mit einer Flammenüberwachungseinrichtung (10) vorgeschlagen, umfassend zumindest die folgenden Schritte:a) Ermitteln einer Flammensituation;b) Bewerten der Flammensituation hinsichtlich mindestens einer Flammencharakteristik;c) Positionieren der Flammenüberwachungseinrichtung (10) in Abhängigkeit der Flammencharakteristik. Durch ein angepasstes Bewegen der Flammenüberwachungseinrichtung (10) in eine geeignete Position (101, 102) kann die Funktionalität der Flammenüberwachungseinrichtung (10) gewährleistet werden. Die geeignete Position (101, 102) zur Überwachung kann insbesondere auf die Art des Brenngases und damit verbundene Flammhöhe und Ausbreitung abgestimmt sein. Vorteilhaft kann so eine sichere Überwachung der Flamme eines Heizgerätes (1) auch bei einem Betrieb mit unterschiedlichen Arten von Brenngas sichergestellt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Flamme eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Speichermedium, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und eine Verwendung.
  • Heizgeräte sind häufig mit einer Einrichtung zur Erkennung und Überwachung der Flamme ausgerüstet, um ein Austreten von unverbranntem Brenngas zu erkennen. Daneben werden die Informationen über die Flamme häufig für eine Regelung des Heizgerätes genutzt, insbesondere für eine Regelung der Zusammensetzung des Verbrennungsgemisches (Brennstoff und Verbrennungsluft). Hierfür kommt eine Flammenüberwachungseinrichtung zum Einsatz, beispielsweise optische Systeme oder auch lonisationselektroden.
  • Es sind auch Heizgeräte bekannt, die für verschiedene Arten Gas, beispielsweise Erdgas als L-Gas oder H-Gas, Wasserstoff oder auch Flüssiggas geeignet sind. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine Überwachung der Flamme bei einer Nutzung eines Heizgerätes mit verschiedenen Arten von Gas Schwierigkeiten mit sich bringt, weil die Position und/oder die Ausbildung einer Flamme von der Art des Brenngases abhängig sind. Nachteilig kann eine ungenaue oder nicht funktionierende Überwachung der Flamme zu einer Abschaltung des Heizgerätes führen, was mit einem Komfortverlust und Kosten für den Betreiber einhergeht.
  • Die DE 296 12 014 U1 schlägt eine Flammendetektionseinrichtung für eine Flamme eines Gasbrenners vor, aufweisend mindestens zwei Flammendetektionselemente, die in einem unterschiedlichen Abstand zu einer Brenneroberfläche angeordnet sind. Allerdings kann der Einsatz von mindestens zwei Flammendetektionselementen hohe Kosten bewirken.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung einer Flamme eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll das Verfahren einen sicheren Betrieb eines Heizgerätes mit unterschiedlichen Arten von Brenngas ermöglichen.
  • Zudem soll das Verfahren ohne erhöhten Aufwand durchführbar sein und die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung einer Flamme eines Heizgerätes, aufweisend eine Einrichtung zur Überwachung der Flamme, kann zumindest die folgenden Schritte umfassen:
    1. a) Ermitteln einer Flammensituation;
    2. b) Bewerten der Flammensituation hinsichtlich mindestens einer Flammencharakteristik;
    3. c) Positionieren der Flammenüberwachungseinrichtung in Abhängigkeit der Flammencharakteristik.
  • Das Ermitteln einer (aktuellen) Flammensituation kann beispielsweise sensorisch oder rechnerisch erfolgen. Insbesondere kann ermittelt werden, mit welchem Brenngas und/oder welchem Brenngas-Luft-Gemisch die Flamme erzeugt wird. Die aktuelle Flammengassituation kann insbesondere Rückschlüsse auf die Position und/oder die Ausbildung der Flammen am Brenner erlauben. Diese Rückschlüsse können im Rahmen des Schritts b) zu einer Bewertung führen, wie aktuell eine bzw. mehrere Flammencharakteristika ausgeprägt sind. Eine Flammencharakteristik kann die relative Lage der Flamme zum Brenner, die Höhe, die Ausrichtung, die Verteilung, die Temperatur, die Farbe, etc. der Flamme umfassen. Schritt b) kann einen Vergleich mit vorgegebenen bzw. früher ermittelten / bewerteten Flammencharakteristika umfassen, so dass eine zeitliche Veränderung der Flammencharakteristika feststellbar ist. Einer Flammencharakteristik kann eine vorgegebene oder geeignete Position der Flammenüberwachungseinrichtung zugeordnet sein, so dass in Schritt c) in Abhängigkeit dieser Flammencharakteristik(a) eine tatsächliche Position der Flammenüberwachungseinrichtung eingestellt werden kann.
  • Durch ein Verbringen der Flammenüberwachungseinrichtung in eine geeignete Position gemäß Schritt c) kann die Funktionalität der Einrichtung zur Überwachung der Flamme gewährleistet werden. Die geeignete Position zur Überwachung kann insbesondere auf die Art des Brenngases und damit verbundene Flammhöhe und Ausbreitung abgestimmt sein. Vorteilhaft kann so eine sichere Überwachung der Flamme eines Heizgerätes auch bei einem Betrieb mit unterschiedlichen Arten von Brenngas sichergestellt werden.
  • Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät, das dazu eingerichtet ist, ein Brenngas unter Zufuhr von Umgebungsluft zu verbrennen und Wärmeenergie, beispielsweis zur Erwärmung eines Wärmeträgers eines Heizkreislaufes oder auch zur Bereitstellung in einer Warmwasserversorgung zu erwärmen. Insbesondere kann es sich bei dem Heizgerät um ein Gas-Brennwertgerät handeln. Das Heizgerät weist in der Regel eine Brennkammer und eine Fördereinrichtung auf, die ein Gemisch von Brenngas und Verbrennungsluft in eine Brennkammer fördert. Die Verbrennungsprodukte können anschließend durch eine Abgasanlage abgeführt werden.
  • Das Heizgerät weist eine Flammenüberwachungseinrichtung auf. Eine Überwachung der Flamme eines Heizgerätes erscheint insbesondere wichtig, um ein Austreten von (unverbranntem) Brenngas zu verhindern. Von austretendem Brenngas gehen unter anderem ein hohes gesundheitliches Risiko und eine Explosionsgefahr aus und aufgrund dessen sind Einrichtungen zur Überwachung der Flamme eines Heizgerätes in den meisten Ländern auch gesetzlich vorgeschrieben. Eine Überwachung der Flamme eines Heizgerätes kann beispielsweise in einen sogenannten Gasfeuerungsautomaten integriert sein, wobei dieser auch zur Regelung und Steuerung des Heizgerätes herangezogen werden kann.
  • Zur Überwachung einer Flamme eines Heizgerätes sind verschiedene Möglichkeiten bekannt. Häufig kommt beispielsweise eine lonisationselektrode zum Einsatz, die bei Zündung und Verbrennung Leitfähigkeit und Gleichrichtereffekt der Flamme ausnutzt, um die Flamme zu detektieren, wobei auch eine Einschätzung der Qualität der Flamme ermöglicht wird. Das lonisationsprinzip zur Überwachung einer Flamme kommt insbesondere bei erdgasbetriebenen Gasheizgeräten zum Einsatz.
  • Beispielsweise bei wasserstoffbetriebenen Heizgeräten ist eine Überwachung nach dem lonisationsprinzip nicht immer einfach und mit hinreichender Sicherheit möglich, weil bei einer Verbrennung von Wasserstoff keine ausreichende lonenkonzentration entsteht. Zur Überwachung der Flamme von wasserstoffbetriebenen Heizgeräten kommen daher insbesondere optische Einrichtungen zum Einsatz, insbesondere optische Sensoren, beispielsweise UV-Sensoren.
  • In vorteilhafter Weise ist ein hier vorgestelltes Verfahren in Verbindung mit allen bekannten Flammenüberwachungseinrichtungen eines Heizgerätes einsetzbar.
  • Eine geeignete Position kann eine physische Position (Lage, Ausrichtung, etc.) einer Flammenüberwachungseinrichtung relativ zur Flamme bezeichnen. Insbesondere kann die geeignete Position auch eine Ausrichtung der Flammenüberwachungseinrichtung umfassen, mit anderen Worten deren Blickrichtung. Dies kann insbesondere bei optischen Flammenüberwachungseinrichtungen relevant sein.
  • Das Verfahren kann manuell initiiert durchgeführt werden, beispielsweise im Rahmen einer Gasumstellung eines Heizgerätes auf eine andere Art Brenngas. Eine Durchführung könnte beispielsweise erfolgen, indem eine mechanische Verbindung einer Flammenüberwachungseinrichtung mit dem Heizgerät gelöst wird, die Flammenüberwachungseinrichtung in eine andere Position verbracht und dort befestigt wird, beispielsweise durch verschiedene Positionen einer Schraubverbindung. Bevorzugt können die Positionen eine Markierung aufweisen.
  • In einem weiteren Schritt d) kann das Erfassen einer geeigneten Position der Flammenüberwachungseinrichtung erfolgen. Das Erfassen einer geeigneten Position der Flammenüberwachungseinrichtung kann in einem Ermitteln einer, beispielsweise auf einem Speichermedium des Regel- und Steuergerätes, gespeicherten Position sein.
  • Die Schritte a) bis d) können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Es ist möglich, dass Schritt d) vor den Schritten a) bis c) ausgeführt wird. Es ist möglich, dass die Schritte zeitlich zumindest teilweise überlagert bzw. parallel ausgeführt werden. Es ist möglich, dass Schritt a) zu vorgegebenen Zeitpunkten und/oder aufgrund einer konkreten Brennersituation bzw. eines Ergebnisses der Flammenüberwachung selbstständig ausgeführt wird.
  • Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann ein Erfassen einer geeigneten Position der Flammenüberwachungseinrichtung darin bestehen, durch eine Auswertung der Überwachung durch die Flammenüberwachungseinrichtung während des Verbringens derselben, eine geeignete Position festzustellen, und diese zu erfassen.
  • Die Flammenüberwachungseinrichtung kann in bzw. an einer Positioniereinrichtung angeordnet sein. Eine Positioniereinrichtung kann eine Einrichtung sein, mit der die Flammenüberwachungseinrichtung in verschiedene Positionen verbracht und fixiert werden kann. Eine Positioniereinrichtung kann beispielsweise als Schiene ausgeführt sein, innerhalb derer die Flammenüberwachungseinrichtung verschiebbar angeordnet ist.
  • Die Positioniereinrichtung kann über eine Rotationseinrichtung, beispielsweise ein (Kugel-)Gelenk oder ein Scharnier, verfügen. In vorteilhafter Weise kann die Flammenüberwachungseinrichtung so mittels einer Translations- und/oder einer Rotationsbewegung bewegt und ausgerichtet werden.
  • Die Flammenüberwachungseinrichtung kann durch mindestens einen Antrieb verbracht bzw. positioniert werden. Der mindestens eine Antrieb kann beispielsweise ein elektrischer oder ein hydraulischer Antrieb sein. Bevorzugt kann ein Antrieb für eine Translationsbewegung, wie ein Linearantrieb, und ein Antrieb für eine Rotationsbewegung vorgesehen sein. Mittels eines Antriebes kann vorteilhaft ein automatisiertes Verbringen der Flammenüberwachungseinrichtung realisiert werden. Hierfür können verschiedene Positionen der Flammenüberwachungseinrichtung auf einem Speicher, beispielsweise des Regel- und Steuergerätes des Heizgerätes, hinterlegt sein. Bei Bedarf, beispielsweise einer Umstellung der Gasart, abgerufen und die Flammenüberwachungseinrichtung in die abgerufene Position verbracht werden.
  • Die Positioniereinrichtung kann ein Element mit Längsausdehnung, beispielsweise eine Schiene umfassen, auf der die Flammenüberwachungseinrichtung, bevorzugt in einer Führung, bewegbar ist. Das Element mit Längsausdehnung kann eine Krümmung aufweisen, so dass durch ein Verbringen der Flammenüberwachungseinrichtung auf dem Element mit Längsausdehnung in vorteilhafter Weise sowohl die Position als auch die Ausrichtung der Flammenüberwachungseinrichtung einstellbar ist.
  • Die Flammenüberwachungseinrichtung kann in Abhängigkeit einer Leistung des Heizgerätes verbracht bzw. positioniert werden. So sind mehrere Flammencharakteristika, z.B. die Position und/oder die Ausdehnung einer Flamme, von der aktuellen Leistung des Heizgerätes abhängig und können zu Ungenauigkeiten in der Überwachung der Flamme führen. Diesem Umstand kann durch ein leistungsabhängiges Positionieren der Flammenüberwachungseinrichtung entgegengewirkt werden. Besonders vorteilhaft kann ein automatisiertes Verbringen der Flammenüberwachungseinrichtung in Abhängigkeit der Leistung des Heizgerätes realisiert werden. Verschiedene Positionen in Abhängigkeit der Leistung des Heizgerätes könnten beispielsweise in Form eines Kennfeldes in einem Speicher abgelegt sein.
  • Das Heizgerät kann mit einer Flammenüberwachungseinrichtung und Mitteln ausgeführt sein, die geeignet sind, die Schritte eines hier vorgeschlagenen Verfahrens wenigstens teilweise auszuführen. Die "Mittel" können mindestens einen Sensor oder Detektor zur Ermittlung einer Flammensituation, eine Rechen-, Vergleichs- und/oder Analyseeinheit zur Bewertung der Flammensituation, eine Positioniereinrichtung, einen Antrieb, eine Flammenüberwachungseinrichtung (z. B. mit einer lonisationselektrode und/oder einer Flammen-Optik), einen Datenspeicher, Datenleitungen, elektrische Verbindungen, etc. umfassen. Zur Erläuterung der "Mittel" und deren Wirkweisen wird auf die weiterführenden Ausführungen hier verwiesen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind auf dem Speichermedium zudem geeignete Positionen für verschiedene Gasarten und/ oder für verschiedene Leistungen des Heizgerätes, insbesondere in Form eines Kennfeldes, gespeichert.
  • Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen bzw. über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen.
  • Vorteilhaft können auf einem hier vorgeschlagenen Regel- und Steuergerät und/oder einem hier vorgeschlagenen Speichermedium auch Positionen der Flammenüberwachungseinrichtungen, die für verschiedene Gasarten oder Leistungen des Heizgerätes besonders geeignet sind, hinterlegt sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Heizungsanlage mit einem hier vorgestellten Regel- und Steuergerät vorgeschlagen. Das Regel- und Steuergerät ist häufig Bestandteil eines Heizgerätes der Heizungsanlage. Das Heizgerät ist insbesondere ein Gasheizgerät mit einem Gasbrenner und einer Fördereinrichtung, die ein Gemisch aus Gas und Verbrennungsluft (brennfähiges Gemisch) zu einem Gasbrenner fördern kann. Besonders bevorzugt kann das Heizgerät eine Positioniereinrichtung für eine Flammenüberwachungseinrichtung umfassen, mit der verschiedene Positionen und/ oder Ausrichtungen der Flammenüberwachungseinrichtung einstellbar sind.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung einer Positioniereinrichtung zum Verbringen einer Flammenüberwachungseinrichtung eines Heizgerätes vorgeschlagen, um eine Überwachung der Flamme des Heizgerätes bei Nutzung verschiedener Arten von Brenngas nutzbar zu machen und/oder zur Verbesserung der Betriebssicherheit des Heizgerätes. Die Flammenüberwachungseinrichtung kann insbesondere auch in Abhängigkeit der Leistung des Heizgerätes verbracht werden, um eine genaue Überwachung der Flamme zu ermöglichen.
  • Hier werden somit ein Verfahren zur Überwachung einer Flamme eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Regel- und Steuergerät und ein Heizgerät zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Verwendung einer Positioniereinrichtung angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren, das Computerprogramm, das Regel- und Steuergerät und das Heizgerät sowie die Verwendung jeweils zumindest dazu bei, eine exakte und sichere Überwachung einer Flamme eines Heizgerätes bei einer Verwendung verschiedener Arten von Brenngas zu ermöglichen. Zudem kann ein leistungsabhängiges Verbringen der Flammenüberwachungseinrichtung in eine geeignete Position eine sichere Überwachung der Flamme im gesamten Leistungsspektrum des Heizgerätes ermöglichen.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine Heizungsanlage mit einem hier vorgeschlagenen Heizgerät, und
    Fig. 2:
    einen Brenner des Heizgerätes mit einer Flammenüberwachungseinrichtung bei der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch eine Heizungsanlage 0 mit einem hier vorgeschlagenen Heizgerät 1. Das Heizgerät 1 kann einen Brenner 3 aufweisen, dem ein Gasgemisch (Gemisch aus Brenngas und Luft) über einen Gemischkanal 11 zugeführt werden kann. Über ein Luftansaugrohr 4 kann Umgebungsluft angesaugt werden, der über ein Gaszuführungsrohr 8 Verbrennungsgas zugeführt werden kann. Das Brenngas kann über ein Gasventil 5, welches elektrisch mit einem Regel- und Steuergerät 7 verbunden ist, eingeleitet werden. Im Gemischkanal 11 kann eine Fördereinrichtung 2 angeordnet sein, die ein Gemisch aus Brenngas und Luft zum Brenner 3 fördern kann. Die Fördereinrichtung 2 kann beispielsweise als Gebläse ausgeführt sein und alternativ auch in Strömungsrichtung nach dem Brenner 3 im Abgaskanal einer Abgasanlage 9 angeordnet sein. Der Brenner 3 kann in einer Brennkammer 12 angeordnet sein, die eine Zündeinrichtung 6 und eine Flammenüberwachungseinrichtung 10 aufweisen kann. Die Flammenüberwachungseinrichtung 10 kann beispielsweise als UV-Sensor, also als Sensor für ultraviolettes Licht, ausgebildet sein. Das Brenngas kann beispielsweise Wasserstoff sein.
  • Fig. 2 zeigt, gleichfalls beispielhaft und schematisch, einen Brenner 3, welcher in Betrieb eine Flamme 17 erzeugen kann. Der Brenner 3 kann in einer Brennertür 13 angeordnet sein und eine Öffnung 15 für eine Flammenüberwachungseinrichtung 10 aufweisen. Die Flammenüberwachungseinrichtung 10 kann in einer Positioniereinrichtung 14 beweglich angeordnet sein. Ein Verbringen (Bewegen bzw. (Neu-)Positionieren) der Flammenüberwachungseinrichtung 10 kann beispielsweise über einen Antrieb 16 erfolgen, der als Linearantrieb ausgeführt sein kann. Durch den Antrieb 10 kann die Flammenüberwachungseinrichtung beispielsweise von einer ersten Position 101 in eine zweite Position 102 verbracht werden. Durch ein Verbringen der Flammenüberwachungseinrichtung 10 kann sowohl eine Position als auch eine Ausrichtung der Flammenüberwachungseinrichtung 10 eingestellt werden. Die erste Position 101 und zweite Position 102 können dabei geeignete Positionen für verschiedene Arten von Brenngas repräsentieren.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann die Flammenüberwachungseinrichtung 10 auch kontinuierlich zwischen der ersten Position 101 und zweiten Position 102 bewegbar sein und so eine sichere Überwachung der Flamme für das gesamte Leistungsspektrum des Brenners 3 bzw. des Heizgerätes 1 ermöglichen.
    • Bezugszeichenliste
    • 0
    Heizungsanlage
    1
    Heizgerät
    2
    Fördereinrichtung
    3
    Brenner
    4
    Luftansaugrohr
    5
    Gasventil
    6
    Zündeinrichtung
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Gaszuführrohr
    9
    Abgasanlage
    10
    Flammenüberwachungseinrichtung
    101
    erste Position
    102
    zweite Position
    11
    Gemischkanal
    12
    Brennkammer
    13
    Brennertür
    14
    Positioniereinrichtung
    15
    Öffnung
    16
    Antrieb
    17
    Flamme

Claims (11)

  1. Verfahren zur Überwachung einer Flamme (17) eines Heizgerätes (1) mit einer Flammenüberwachungseinrichtung (10), umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    a) Ermitteln einer Flammensituation;
    b) Bewerten der Flammensituation hinsichtlich mindestens einer Flammencharakteristik;
    c) Positionieren der Flammenüberwachungseinrichtung (10) in Abhängigkeit der Flammencharakteristik.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Schritt
    d) ein Erfassen einer geeigneten Position (101, 102) der Flammenüberwachungseinrichtung (10) erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verbringen der Flammenüberwachungseinrichtung (10) mittels einer Positioniereinrichtung (14) erfolgt, die eine Translations- und/ oder Rotationsbewegung der Flammenüberwachungseinrichtung (10) ermöglicht.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Positionieren der Flammenüberwachungseinrichtung (10) mit einem Antrieb (16) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flammenüberwachungseinrichtung (10) automatisiert positioniert werden kann.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Flammenüberwachungseinrichtung (10) in eine Position (101, 102) in Abhängigkeit einer Leistung des Heizgerätes (1) verbracht wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die die Flammenüberwachungseinrichtung (10) eine lonisationselektrode und/oder eine optische Flammenüberwachungseinrichtung ist.
  8. Heizgerät (1) mit einer Flammenüberwachungseinrichtung (10) und Mitteln, die geeignet sind, die Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
  9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass das Heizgerät (1) des Anspruchs 8 die Verfahrensschritte nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausführt.
  10. Maschinenlesbares Speichermedium auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.
  11. Verwendung einer Positioniereinrichtung (14) zum Verbringen einer Flammenüberwachungseinrichtung (10), um mit einer Flammenüberwachungseinrichtung (10) den Betrieb eines Heizgeräts (1) mit verschiedenen Arten von Brenngas zu nutzen und/oder die Betriebssicherheit des Heizgerätes (1) zu verbessen.
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