EP4336101A1 - Device for detecting a backfire in a heater - Google Patents

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Publication number
EP4336101A1
EP4336101A1 EP23195350.6A EP23195350A EP4336101A1 EP 4336101 A1 EP4336101 A1 EP 4336101A1 EP 23195350 A EP23195350 A EP 23195350A EP 4336101 A1 EP4336101 A1 EP 4336101A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
ignition
value
designed
heater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23195350.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jens Hermann
Markus Weingart
Andreas KERSCHREITER
Andreas Weiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebm Papst Landshut GmbH
Original Assignee
Ebm Papst Landshut GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebm Papst Landshut GmbH filed Critical Ebm Papst Landshut GmbH
Publication of EP4336101A1 publication Critical patent/EP4336101A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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
    • F23D14/72—Safety devices, e.g. operative in case of failure of gas supply
    • F23D14/82—Preventing flashback or blowback
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting a back-ignition in a heater, which is in particular a gas condensing boiler having a fan, and a fan for such a heater.
  • Heating devices and in particular gas condensing boilers are known from the prior art, which can also have a variety of different monitoring and safety devices.
  • gas condensing boilers or gas boilers are usually designed to burn gas-air mixtures of fuel gas and air, which have only a small or no proportion of hydrogen as fuel gas.
  • the proportion of hydrogen in the fuel to be burned should be increased
  • the mixture or the fuel gas can be increased or even 100% hydrogen can be burned as fuel gas by the gas boilers.
  • back-ignition can occur if either the output of the burner of the gas boiler is modulated too far downwards and the flame speed exceeds the flow speed of the gas-air mixture, or in a second case if At the time of ignition there is too much hydrogen or an “ideal oxyhydrogen mixture” in the combustion chamber and the supply paths, in particular a delivery path determined by the fan being attributed to the supply path.
  • the flame pushes into the burner and transfers to the volume of the fan or the conveying path determined by the fan.
  • a pressure wave is created by the expansion of the burning mixture, which also pushes back into the burner and the fan or the delivery path determined by the fan.
  • gas boilers for burning 100% hydrogen are a comparatively new technology in which a safe and reliable exclusion of back-ignition cannot be avoided or only is difficult to do.
  • a back-ignition or a back-ignition leading to a leak has not yet been detected by the known systems and can therefore occur several times until the gas boiler leaks or other damage occurs.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and of providing a device with which the safety of heating devices can be further increased, particularly when burning hydrogen.
  • a device for detecting a re-ignition in a heater wherein a particularly gaseous medium is conveyed in the heater along a conveying path for combustion in a combustion chamber.
  • the medium is preferably at least partially and more preferably completely hydrogen.
  • the heater can in particular be a fan have gas condensing boilers or generally have a fan.
  • the gas condensing boiler can also be referred to simply as a gas boiler, with the fan preferably being a premixing fan.
  • the device has at least one sensor for detecting signal or value fluctuations, in particular abrupt or discontinuous value fluctuations, caused by the re-ignition and in particular by the re-ignition on the fan.
  • the device also has an evaluation unit.
  • the evaluation unit is designed to detect the re-ignition by means of a detection or a detection of a particularly predetermined value fluctuation or one that goes beyond a tolerance range, a sensor value detected by the at least one sensor and/or a sensor value curve, that is, in particular a curve of the value detected by the sensor Sensor value over time or a large number of sensor values recorded one after the other with at least one predetermined comparison value and, for example, if a comparison value is exceeded or if there is a deviation from a comparison value that goes beyond a predetermined tolerance, to detect the re-ignition, i.e.
  • a sensor value provided by the at least one sensor or the sensor value curve, ie the sensor signal is checked or evaluated for discontinuities or erratic value fluctuations and in particular value fluctuations that go beyond a tolerance set, for example, by limit values, since such discontinuities / value fluctuations indicate a re-ignition.
  • the at least one comparison value is known or, in particular, can be determined by the evaluation unit for the comparison, that is, for example, can be calculated.
  • the evaluation unit can also be designed to store the presence of a re-ignition and to display and/or report the re-ignition, for example, only when it occurs repeatedly and in particular within a predetermined period of time.
  • the evaluation unit prefferably be designed to display and/or report and/or store the exceedance depending on the comparison and in particular a level or strength of the exceedance determined in the comparison.
  • the basic idea of the invention is therefore to detect value fluctuations, such as acceleration, caused by the re-ignition and in particular by the re-ignition or pressure wave of the re-ignition, preferably in the heater, i.e. for example in the gas boiler and in particular in or on the fan or an electronics of the fan of the heating heater, with the at least one sensor to detect, to evaluate the detected sensor values in the evaluation unit for fluctuations and thereby to detect the re-ignition.
  • a back-ignition can be detected in a simple manner and, if necessary, reacted to, which significantly increases the safety of, for example, a gas condensing boiler operated with hydrogen.
  • the heater can, for example, go into a malfunction (lock-out). A conscious check of the tightness of all components of the heater and especially the fan can then be carried out. The design or setting of the heater can also be checked.
  • the comparison value for a respective sensor can, for example, be a predetermined or predeterminable limit value, in particular stored in the evaluation unit and/or previously determined in the evaluation unit. Furthermore, the comparison value can also be a predetermined limit value curve for a respective sensor, in particular stored in the evaluation unit and/or previously determined in the evaluation unit. Additionally or alternatively, the comparison value for a respective sensor can be a control signal of the heater or a component of the heater that corresponds to the sensor value and/or the sensor value curve. If a variable is detected by the sensor, which at the same time corresponds to a control signal or a control variable of the heater and in particular the gas boiler or its fan, these can be compared with one another.
  • An example of this is a control signal for adjusting the speed of an impeller of the fan, which can be compared with a speed measured by the sensor, in which case the values may then have to be converted or applied with correction factors.
  • the limit value or limit value curve can also be determined from a previous sensor value or the sensor value curve, in order, for example, to detect impermissibly large jumps in the sensor value and to recognize them as re-ignition.
  • the comparison of the sensor value with several comparison values is intended, it may already be sufficient that the sensor value exceeds a comparison value or a part of the comparison values or whose deviations go beyond the respective tolerance.
  • the value fluctuations or acceleration to be detected by the at least one sensor can be present and detected, for example, in the form of deflections, vibrations or sound.
  • different sensors or concepts can be used individually and in combination with one another.
  • the heater has a fan and the at least one sensor is of the type of speed sensor.
  • the sensor or the speed sensor is designed to detect a speed of an impeller of the blower and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.
  • a limit value corresponding to a speed can serve as a comparison value.
  • the comparison value can also be an expected speed curve, so that unexpectedly strong speed fluctuations or jumps can be detected.
  • the comparison value can also be determined from a control signal of the fan or its impeller, which corresponds to a speed, such a control signal optionally being subjected to a correction factor or converted into a speed.
  • a sensor designed as a speed sensor is preferably integrated into the fan and is provided, for example, on a motor driving the impeller.
  • such a speed sensor can be designed to detect partial revolutions and in particular half revolutions of the impeller and to determine the speed from this.
  • the at least one sensor can be of the type of a microphone, which is designed to measure airborne sound caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.
  • a comparison value for a sensor designed as a microphone can be a simple limit value, which is selected so that sound waves triggered by the re-ignition, i.e. explosions, are reliably detected, but disturbances that occur in the environment during normal operation, such as slamming doors, are not detected.
  • a microphone can be arranged on control electronics or a circuit board of the control electronics of the heater, along a conveying path of the medium, which is conveyed in particular by the fan along the conveying path, or on a housing of the control electronics, the fan or another component of the heater .
  • a microphone If a microphone is present, it or the sensor value recorded with it can also be used in the heater and in particular in the blower to detect bearing damage, whereby the associated evaluation can also take place in the evaluation unit.
  • the at least one sensor is of the type of structure-borne sound sensor.
  • a sensor is designed to measure structure-borne noise caused by the re-ignition on the heater or a component of the heater and in particular on the fan and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.
  • the structure-borne noise sensor is preferably integrated into the control electronics of the heater or more preferably of the blower and arranged on a circuit board of the control electronics, although it can alternatively also be arranged on a housing of the blower.
  • the at least one sensor can also be of the type of an acceleration sensor and in particular a 3-axis acceleration sensor.
  • the acceleration sensor is designed to detect the re-ignition, to measure an acceleration caused by the re-ignition on the heater or on a component of the heater, such as the fan, and to provide it as a sensor value for evaluation of value fluctuations.
  • the at least one sensor can be of the type of gyroscope, which is designed to measure a movement caused by the re-ignition on the heater or its components and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.
  • An acceleration sensor and a gyroscope can also be integrated into the control electronics of the heater or its fan and, in particular, be arranged on a circuit board of the control electronics.
  • the at least one sensor is of the type of pressure sensor, which is designed to measure a pressure change caused by the re-ignition, in particular in the surroundings of the blower and preferably along the conveying path formed by the blower, and to provide it as a sensor value Provide evaluation for fluctuations in value.
  • the pressure sensor can in particular be an absolute pressure sensor or a relative pressure sensor.
  • the limit value can be, for example, 1000 Pa or above this value, so that essentially only explosions, i.e. re-ignitions, are detected, since other events and in particular pressures that occur during normal, i.e. intended, operation are significantly below this limit value.
  • the sensor value can also be used to determine the air pressure, the air density and/or the installation height of the blower or gas boiler to control the blower or gas boiler.
  • the at least one sensor can be of the predetermined breaking point type according to a further embodiment.
  • the target breaking point is designed to detect a break caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.
  • a voltage can be present at the evaluation unit via an electrical line leading over the predetermined breaking point. If there is a break at the predetermined breaking point, the line is interrupted so that there is no longer any voltage on the evaluation unit and this detects the break in the predetermined breaking point or the re-ignition.
  • the desired breaking point is preferably designed to break in the event of a re-ignition or in the event of a value fluctuation caused by the re-ignition, in particular an acceleration of a predetermined strength caused by the re-ignition.
  • the predetermined breaking point is provided, for example, in or on the heater and in particular on the blower and preferably in the control electronics of the blower. However, the predetermined breaking point could also be arranged on a unit provided for this purpose in the conveying path.
  • the at least one sensor can also be of the type of temperature sensor, which is designed to measure a change in temperature of a medium flowing along the conveying path caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.
  • the medium is correspondingly accelerated and the temperature of the medium, starting from the re-ignition, is greatly increased along the conveying path, which is detected by the sensor and provided as a sensor value for evaluation of value fluctuations.
  • a temperature sensor especially if it detects the temperature of air flowing into the heater and in particular into the gas boiler, can also be used to compensate for high or low air temperatures when controlling the fan or the gas boiler.
  • the at least one sensor can be of the type of mass flow sensor, which is designed to measure a value or mass flow fluctuation caused by the re-ignition, i.e. acceleration of the mass flow of the medium flowing along the conveying path, and to provide it as a sensor value for evaluation of value fluctuations.
  • a mass flow sensor can in particular be arranged in a supply air path of the heater or the fan, along which air flows into a mixing device or mixer of the heater, in which fuel gas and air are mixed to form the gas-air mixture.
  • the at least one sensor can also be of the type of concentration sensor, which is designed to measure a concentration fluctuation caused by the re-ignition, in particular in the medium flowing along the conveying path, and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.
  • the concentration sensor does not necessarily have to be provided in the conveying path and can, for example, also detect the concentration of the fuel gas in an environment of the device or the heater. If the concentration sensor is designed to detect the concentration of the fuel gas in the environment, a leak is also detected.
  • the fuel gas concentration ie a concentration of hydrogen
  • the re-ignition causing an acceleration of the medium starting from the re-ignition, which can be detected by a particularly sudden fluctuation in value or concentration.
  • the density of the gas and/or installation height of the blower or gas boiler can be determined using this and, if necessary, other values necessary in addition to the concentration and can be used to control the blower or gas boiler.
  • the device can only have a single sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition to detect the re-ignition.
  • the device can also have a large number of sensors, i.e. at least two sensors.
  • the sensors can be sensors of a single type. Alternatively, however, it is also possible that these sensors are of different types. For example, one or more sensors of a first type and one or more sensors of a second or further type can be provided.
  • the re-ignition can in particular be reported to a higher-level system, such as the control electronics of the heater or the fan.
  • a bus system such as this can be used for such a message CAN or LIN bus, a digital error output or a signal LED can be used.
  • the message can also be sent to a higher-level remote maintenance system.
  • the heater or the fan can then, for example, switch off, switch to a safe operating mode and/or block the restart.
  • the sensor values and settings of the heater or gas boiler or fan recorded at the time of re-ignition can be stored in the evaluation unit or sent together with the message in order to enable analyses.
  • Another aspect of the invention also relates to a fan for a heater and in particular for a gas condensing boiler with a device according to the invention.
  • the blower forms at least a section of the conveying path for conveying the medium and is also designed to convey the medium along the conveying path with a mass flow.
  • the blower also has control electronics for controlling the blower.
  • the medium is in particular air and fuel gas, which are mixed in a mixing device or a mixer along the conveying path to form a gas-air mixture.
  • an advantageous variant here provides that the evaluation unit and/or the at least one sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition is integrated into the control electronics of the blower.
  • the control electronics has a circuit board on which the evaluation electronics and/or the sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition are also integrated.
  • the fan can also have a sensor to control the mass flow ie for controlling the intended function, one of the sensors or the one sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition being the sensor for controlling the mass flow.
  • the blower already has a speed sensor for controlling the speed of the impeller and/or a mass flow sensor for detecting the mass flow of the medium.
  • sensors can then also be used for the detection of the re-ignition, in which case a further sensor can then preferably be provided for detecting accelerations caused by the re-ignition in order to increase the detection reliability.
  • the device can additionally or alternatively be integrated into other components of the heater.
  • a further aspect of the invention relates to a fuel gas valve for a heater designed in particular as a gas condensing boiler, into which a device according to the invention is integrated.
  • the fuel gas valve forms at least a section of the conveying path for conveying the medium.
  • the fuel gas valve also has control electronics for controlling the fuel gas valve.
  • the at least one sensor can, for example, be integrated into the control electronics of the fuel gas valve or a housing of the control electronics of the fuel gas valve or be arranged along the delivery path within the fuel gas valve.
  • sensors already present on the fuel gas valve such as a mass flow or concentration sensor for controlling the fuel gas valve, can also be used to detect the re-ignition
  • aspects of the invention relate to a heater and in particular a gas condensing boiler with a fan according to the invention and/or with a device according to the invention.
  • a heater has as components a fan, a mixer, a fuel gas line leading from a fuel gas supply line to the mixer and an air supply line leading from an air supply line to the mixer.
  • a heater has as components a fuel gas valve arranged in the fuel gas line, a burner in a combustion chamber arranged fluidically downstream of the blower, and an exhaust gas line arranged fluidically downstream of the burner.
  • the at least one sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition can be arranged in each of the components. If several sensors are provided, they can be arranged in one of the components or distributed across several components.
  • the evaluation unit and/or the at least one sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition can be integrated into the control electronics of the respective component.
  • sensors can be connected for signaling purposes to a common evaluation unit, which in turn can be integrated into the control electronics of one of the components.
  • the components have sensors for controlling the components or the intended use of the heater and these sensors are also the sensors for detecting fluctuations in the value of the device caused by the re-ignition.
  • FIG. 1 A heater 1 designed as a gas boiler with a device according to the invention or a blower 13 according to the invention is shown in simplified form.
  • Fuel gas flows through a fuel gas inlet along the fuel gas supply line 2 into the mixer 12, which is fluidically connected upstream of the blower 13, in which the fuel gas is mixed with air flowing in through the air supply line 3 to form the gas-air mixture.
  • the fuel gas flows through the fuel gas valve 11, through which the fuel gas supply can be regulated.
  • the blower 13 sucks in fuel gas and air through the respective supply line 2, 3 and blows the mixture created in the mixer 12 along the conveying path 14 into the burner 15, which is arranged in a combustion chamber 16 of the heater 1.
  • the path from the fuel gas supply line 2 and/or the air supply line 3 into the mixer 12 or into the blower 13 can be assigned to the conveying path 14.
  • the mixture flowing out of the burner 15 can be ignited by the ignition electrode 17, so that flames 4 arise and the mixture flows out of the burner 15 or is burned in the combustion chamber 16.
  • a speed sensor 21 is also provided on the blower 13 or a motor of the blower 13 driving the impeller, through which the speed of the impeller can be detected .
  • the fan 13 has control electronics 20 on which the speed sensor 21 is arranged or to which the speed sensor 21 is connected.
  • the speed sensor 21 also forms a sensor 21 for detecting accelerations of the impeller caused by the re-ignition, i.e. a fluctuation in the speed of the impeller.
  • a further sensor 22 is provided for detecting value fluctuations caused by the re-ignition (here specifically accelerations), which in the example shown is designed as an acceleration sensor 22.
  • the two sensors 21, 22 for detecting value fluctuations caused by the re-ignition are connected to an evaluation unit 23, which enables signal exchange, which is also integrated into the control electronics 20 of the blower.
  • the evaluation unit 23 is designed to evaluate the respective sensor values detected by the two sensors 21, 22 in order to detect the re-ignition, i.e. to compare them with at least one comparison value.
  • the resulting pressure wave from the re-ignition affects the impeller and the housing of the blower 13 and stimulates them or the structure of the blower 13, the motor driving the impeller and the control electronics 20 or its circuit board mechanically.
  • This excitation or acceleration can be detected by the speed sensor 21 in the form of a speed fluctuation and by the acceleration sensor 22 in the form of an acceleration or in the form of a jerk of the control electronics 20.
  • the speed sensor 21 in the form of a speed fluctuation
  • the acceleration sensor 22 in the form of an acceleration or in the form of a jerk of the control electronics 20.
  • there is a bang i.e. a sound event, which could be detected by a sensor designed as a microphone to detect (sound) accelerations caused by the re-ignition.
  • Such a stimulus and in particular through repeated stimuli can lead to a leak and an escape of fuel gas in the heater 1 and, for example, at a seal 18, which should be prevented or at least detected.
  • the movement caused by the re-ignition on the fan 13 is correspondingly detected by the two sensors 21, 22 present and forwarded to the evaluation electronics 23 in the form of respective sensor values.
  • the evaluation electronics 23 compares the speed curve recorded by the speed sensor 21 with a target speed curve or evaluates the speed curve in order to detect a jump in speed and detects a deviation and a corresponding potential re-ignition.
  • the acceleration detected by the acceleration sensor 22 is compared with a predetermined limit value, which is selected so that accelerations or value fluctuations acting on the control electronics 20 during normal operation are below the limit value. If the acceleration detected by the acceleration sensor 22 exceeds the limit value, a potential re-ignition is also detected. There are therefore two indicators indicating a re-ignition, so that a re-ignition is assumed or detected.
  • This re-ignition is then reported via an error output, for example, so that appropriate measures can be taken.
  • the gas boiler 1 can be switched off and locked, so that operation of the gas boiler 1 is not possible until it is released and, for example, no fuel gas can escape from the seal 18.
  • the re-ignition can also be saved first, so that the locking or further measures can only be initiated if the re-ignition occurs multiple times, for example two or three times.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion einer Rückzündung in einem Heizgerät (1), in welchem ein insbesondere gasförmiges Medium entlang einem Förderpfad (14) zur Verbrennung in einem Brennraum gefördert wird, wobei die Vorrichtung zumindest einen Sensor (21, 22) zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen und eine Auswerteeinheit (23) aufweist, wobei die Auswerteeinheit (23) ausgebildet ist, zur Detektion der Rückzündung einen von dem zumindest einen Sensor (21, 22) erfassten Sensorwert und/oder einen Sensorwert-Verlauf mit zumindest einem vorbestimmten Vergleichswert zu vergleichen und eine detektierte Rückzündung anzuzeigen und/oder zu melden.

Figure imgaf001
The invention relates to a device for detecting re-ignition in a heater (1), in which a particularly gaseous medium is conveyed along a conveying path (14) for combustion in a combustion chamber, the device having at least one sensor (21, 22) for detecting value fluctuations caused by the re-ignition and an evaluation unit (23), the evaluation unit (23) being designed to detect the re-ignition, a sensor value detected by the at least one sensor (21, 22) and/or a sensor value curve with at least one predetermined one Compare value and display and/or report a detected re-ignition.
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion einer Rückzündung in einem Heizgerät, wobei es sich bei diesem insbesondere um eine ein Gebläse aufweisende Gasbrennwerttherme handelt, sowie ein Gebläse für eine solches Heizgerät.The invention relates to a device for detecting a back-ignition in a heater, which is in particular a gas condensing boiler having a fan, and a fan for such a heater.

Aus dem Stand der Technik sind Heizgeräte und insbesondere auch Gasbrennwertthermen bekannt, welche zudem eine Vielzahl unterschiedlichster Überwachungs- und Sicherungsvorrichtungen aufweisen können.Heating devices and in particular gas condensing boilers are known from the prior art, which can also have a variety of different monitoring and safety devices.

Zumindest derzeit sind solche Gasbrennwertthermen bzw. Gasthermen meist darauf ausgelegt, Gas-Luft-Gemische aus Brenngas und Luft zu verbrennen, welche nur einen geringen oder keinen Anteil an Wasserstoff als Brenngas aufweisen. Zukünftig soll der Anteil an Wasserstoff in dem zu verbrennenden Gemisch bzw. dem Brenngas jedoch gesteigert oder sogar 100% Wasserstoff als Brenngas durch die Gasthermen verbrannt werden können.At least currently, such gas condensing boilers or gas boilers are usually designed to burn gas-air mixtures of fuel gas and air, which have only a small or no proportion of hydrogen as fuel gas. In the future, the proportion of hydrogen in the fuel to be burned should be increased However, the mixture or the fuel gas can be increased or even 100% hydrogen can be burned as fuel gas by the gas boilers.

Bei künftigen Gasthermen mit Premix- bzw. Vormisch-Technologie, bei welcher also das Gas-Luft-Gemisch aus Brenngas und Luft vor dem Gebläse gemischt wird, besteht bei einem Betrieb mit einem hohen Anteil von Wasserstoff am Brenngas oder sogar 100% Wasserstoff als Brenngas die Gefahr, dass es in der Gastherme unter bestimmten Betriebsbedingungen und insbesondere zum Start der Verbrennung des Gemisches zu einer Rückzündung kommt, welche mit einer Knallgasexplosion vergleichbar ist.In future gas boilers with premix or premix technology, in which the gas-air mixture of fuel gas and air is mixed in front of the fan, there will be operation with a high proportion of hydrogen in the fuel gas or even 100% hydrogen as fuel gas the risk of a back-ignition occurring in the gas boiler under certain operating conditions and in particular at the start of combustion of the mixture, which is comparable to an oxyhydrogen explosion.

In einem ersten Fall kann es beispielsweise dann zu einer Rückzündung kommen, wenn entweder die Leistung des Brenners der Gastherme zu weit nach unten moduliert wird und die Flammgeschwindigkeit die Strömungsgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches übersteigt, oder aber in einem zweiten Fall, wenn sich zum Zündzeitpunkt zu viel Wasserstoff bzw. ein "ideales Knallgas-Gemisch" im Brennraum und den Zuführungspfaden befindet, wobei insbesondere ein von dem Gebläse bestimmter Förderpfad dem Zuführungspfad zuzurechnen ist.In a first case, for example, back-ignition can occur if either the output of the burner of the gas boiler is modulated too far downwards and the flame speed exceeds the flow speed of the gas-air mixture, or in a second case if At the time of ignition there is too much hydrogen or an “ideal oxyhydrogen mixture” in the combustion chamber and the supply paths, in particular a delivery path determined by the fan being attributed to the supply path.

In dem ersten Fall, drückt die Flamme in den Brenner und schlägt auf das Volumen des Gebläses bzw. den von dem Gebläse bestimmten Förderpfad über. In dem zweiten Fall entsteht eine Druckwelle durch Expansion des verbrennenden Gemisches, die ebenfalls in den Brenner und das Gebläse bzw. den von dem Gebläse bestimmten Förderpfad zurückdrückt.In the first case, the flame pushes into the burner and transfers to the volume of the fan or the conveying path determined by the fan. In the second case, a pressure wave is created by the expansion of the burning mixture, which also pushes back into the burner and the fan or the delivery path determined by the fan.

Beide Fälle können insbesondere bei einer mehrfach auftretenden Rückzündung zu einer Schädigung der Komponenten der Gasbrennwerttherme und vor allem zu einer Schädigung des Gebläses und der für die Dichtheit der Zuführungspfade notwendigen Dichtungen führen, sodass es an der Gastherme allgemein zu Schäden und insbesondere zu einer Undichtigkeit kommen kann, durch welche Brenngas bzw. das Gemisch in eine Umgebung der Gastherme austreten kann.Both cases can lead to damage to the components of the gas condensing boiler and, above all, to damage to the fan and the seals necessary for the tightness of the supply paths, particularly in the case of repeated re-ignition, so that the gas boiler generally suffers damage and, in particular, leaks can, through which fuel gas or the mixture can escape into the surroundings of the gas boiler.

Zwar ist eine Rückzündung durch entsprechende Auslegung des Brenners, der gesamten Gastherme sowie der darin stattfindenden Prozesse auszuschließen, jedoch handelt es sich bei Gasthermen zur Verbrennung von 100% Wasserstoff um eine vergleichsweise neue Technologie, bei welcher ein sicherer und zuverlässiger Ausschluss einer Rückzündung nicht oder nur schwer möglich ist.Although back-ignition can be ruled out by appropriately designing the burner, the entire gas boiler and the processes taking place therein, gas boilers for burning 100% hydrogen are a comparatively new technology in which a safe and reliable exclusion of back-ignition cannot be avoided or only is difficult to do.

Daher sehen einige Systeme im Stand der Technik die Erkennung einer Undichtigkeit vor, bei welcher die Gastherme jedoch entsprechend bereits beschädigt wurde.Therefore, some systems in the prior art provide for the detection of a leak, in which the gas boiler has already been damaged.

Eine Rückzündung bzw. eine zu einer Undichtigkeit führenden Rückzündung wird von den bekannten Systemen bisher nicht detektiert und kann darum auch mehrmals auftreten, bis es zu der Undichtigkeit der Gastherme oder anderen Schäden kommt.A back-ignition or a back-ignition leading to a leak has not yet been detected by the known systems and can therefore occur several times until the gas boiler leaks or other damage occurs.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher die Sicherheit von Heizgeräten insbesondere bei der Verbrennung von Wasserstoff weiter erhöht werden kann.The invention is therefore based on the object of overcoming the aforementioned disadvantages and of providing a device with which the safety of heating devices can be further increased, particularly when burning hydrogen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This task is achieved by the combination of features according to claim 1.

Erfindungsgemäß wird daher eine Vorrichtung zur Detektion einer Rückzündung in einem Heizgerät vorgeschlagen, wobei in dem Heizgerät entlang einem Förderpfad ein insbesondere gasförmiges Medium zur Verbrennung in einem Brennraum gefördert wird. Bei dem Medium handelt es sich vorzugsweise zumindest anteilig und weiter vorzugsweise vollständig um Wasserstoff. Bei dem Heizgerät kann es sich insbesondere um eine ein Gebläse aufweisende Gasbrennwerttherme handeln oder allgemein ein Gebläse aufweisen. Die Gasbrennwerttherme kann dabei auch vereinfacht als Gastherme bezeichnet werden, wobei es sich bei dem Gebläse vorzugsweise um ein Vormischgebläse handelt. Die Vorrichtung weist dabei zumindest einen Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung und insbesondere von durch die Rückzündung an dem Gebläse hervorgerufenen Signal- bzw. Wertschwankungen, insbesondere sprunghaften oder unstetigen Wertschwankungen auf. Als solche kann beispielsweise eine durch die Rückzündung hervorgerufene Beschleunigungen detektiert werden. Weiter weist die Vorrichtung eine Auswerteeinheit auf. Dabei ist die Auswerteeinheit ausgebildet, zur Detektion der Rückzündung mittels einer Erkennung bzw. einer Detektion einer insbesondere vorbestimmten oder über einen Toleranzbereich hinausgehenden Wertschwankung einen von dem zumindest einen Sensor erfassten Sensorwert und/oder einen Sensorwert-Verlauf d.h. insbesondere einen Verlauf des von dem Sensor erfassten Sensorwerts über die Zeit bzw. eine Vielzahl von zeitlich nacheinander erfassten Sensorwerten mit zumindest einem vorbestimmten Vergleichswert zu vergleichen und beispielsweise bei einem Überschreiten eines Vergleichswerts oder bei einer über eine vorbestimmte Toleranz hinausgehende Abweichung von einem Vergleichswert die Rückzündung zu detektieren d.h. bezüglich einer Wertschwankungen auszuwerten und diese anzuzeigen und/oder zu melden. Vorzugsweise wird also ein von dem zumindest einen Sensor bereitgestellter Sensorwert bzw. das Sensorwertverlauf d.h. das Sensorsignal auf Unstetigkeiten bzw. sprunghafte und insbesondere über eine beispielsweise durch Grenzwerte festgelegte Toleranz hinausgehende Wertschwankungen geprüft bzw. ausgewertet, da solche Unstetigkeiten / Wertschwankungen auf eine Rückzündung schließen lassen.According to the invention, a device for detecting a re-ignition in a heater is therefore proposed, wherein a particularly gaseous medium is conveyed in the heater along a conveying path for combustion in a combustion chamber. The medium is preferably at least partially and more preferably completely hydrogen. The heater can in particular be a fan have gas condensing boilers or generally have a fan. The gas condensing boiler can also be referred to simply as a gas boiler, with the fan preferably being a premixing fan. The device has at least one sensor for detecting signal or value fluctuations, in particular abrupt or discontinuous value fluctuations, caused by the re-ignition and in particular by the re-ignition on the fan. As such, for example, accelerations caused by the re-ignition can be detected. The device also has an evaluation unit. In this case, the evaluation unit is designed to detect the re-ignition by means of a detection or a detection of a particularly predetermined value fluctuation or one that goes beyond a tolerance range, a sensor value detected by the at least one sensor and/or a sensor value curve, that is, in particular a curve of the value detected by the sensor Sensor value over time or a large number of sensor values recorded one after the other with at least one predetermined comparison value and, for example, if a comparison value is exceeded or if there is a deviation from a comparison value that goes beyond a predetermined tolerance, to detect the re-ignition, i.e. to evaluate them with regard to fluctuations in value to display and/or report. Preferably, a sensor value provided by the at least one sensor or the sensor value curve, ie the sensor signal, is checked or evaluated for discontinuities or erratic value fluctuations and in particular value fluctuations that go beyond a tolerance set, for example, by limit values, since such discontinuities / value fluctuations indicate a re-ignition.

Als vorbestimmt wird dabei verstanden, dass der zumindest eine Vergleichswert bekannt oder insbesondere durch die Auswerteeinheit für den Vergleich bestimmbar d.h. beispielsweise berechenbar ist.What is understood to be predetermined is that the at least one comparison value is known or, in particular, can be determined by the evaluation unit for the comparison, that is, for example, can be calculated.

Weiter kann die Auswerteeinheit auch ausgebildet sein, ein Vorliegen einer Rückzündung zu speichern und die Rückzündung beispielsweise erst bei wiederholtem und insbesondere innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne wiederholtem Auftreten anzuzeigen und/oder zu melden.Furthermore, the evaluation unit can also be designed to store the presence of a re-ignition and to display and/or report the re-ignition, for example, only when it occurs repeatedly and in particular within a predetermined period of time.

Auch ist es möglich, dass die Auswerteeinheit ausgebildet ist, das Überschreiten abhängig von dem Vergleich und insbesondere einer bei dem Vergleich bestimmten Höhe bzw. Stärke des Überschreitens anzuzeigen und/oder zu melden und/oder zu speichern.It is also possible for the evaluation unit to be designed to display and/or report and/or store the exceedance depending on the comparison and in particular a level or strength of the exceedance determined in the comparison.

Die grundlegende Idee der Erfindung ist es also, eine durch die Rückzündung und insbesondere eine durch die Rückzündungs- bzw. Druckwelle der Rückzündung entstehende Wertschwankungen, wie eine Beschleunigung, vorzugsweise in dem Heizgerät, d.h. beispielsweise in der Gastherme und insbesondere in bzw. an dem Gebläse oder einer Elektronik des Gebläses der Heiztherme, mit dem zumindest einem Sensor zu erfassen, die erfassten Sensorwerte in der Auswerteeinheit auf Schwankungen auszuwerten und dadurch die Rückzündung zu detektieren.The basic idea of the invention is therefore to detect value fluctuations, such as acceleration, caused by the re-ignition and in particular by the re-ignition or pressure wave of the re-ignition, preferably in the heater, i.e. for example in the gas boiler and in particular in or on the fan or an electronics of the fan of the heating heater, with the at least one sensor to detect, to evaluate the detected sensor values in the evaluation unit for fluctuations and thereby to detect the re-ignition.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung kann also eine Rückzündung in einfacher Weise erkannt und ggfs. darauf reagiert werden, wodurch die Sicherheit beispielsweise einer mit Wasserstoff betriebenen Gasbrennwerttherme maßgeblich erhöht wird.With the device proposed according to the invention, a back-ignition can be detected in a simple manner and, if necessary, reacted to, which significantly increases the safety of, for example, a gas condensing boiler operated with hydrogen.

Im Falle einer erkannten Rückzündung, kann das Heizgerät beispielsweise auf Störung (Lock-Out) gehen. Im Anschluss kann eine bewusste Prüfung der Dichtheit aller Komponenten des Heizgeräts und insbesondere des Gebläses durchgeführt werden. Weiter kann eine Prüfung der Auslegung oder Einstellung des Heizgeräts erfolgen.If a re-ignition is detected, the heater can, for example, go into a malfunction (lock-out). A conscious check of the tightness of all components of the heater and especially the fan can then be carried out. The design or setting of the heater can also be checked.

Durch ein Erkennen und ggfs. Melden der Rückzündung, kann ein Austreten des Mediums d.h. des Brenngases bei welchem es sich vorzugsweise um Wasserstoff oder ein Gas-Luft-Gemisch handelt, und generell eine weitere Schädigung von Komponenten des Heizgeräts vermieden werden.By detecting and, if necessary, reporting the re-ignition, an escape of the medium, ie the fuel gas, which is preferably Hydrogen or a gas-air mixture is involved, and further damage to components of the heater can generally be avoided.

Da nicht jede Rückzündung zwingend zu einer Undichtigkeit und Schädigung des Gebläses bzw. des Heizgeräts führen muss, können nach einer Detektion einer Rückzündung auch Einstellungen oder Komponenten des Heizgeräts angepasst werden, sodass es künftig möglichst nicht mehr zu einer Rückzündung kommt und das Heizgerät geschont wird.Since not every re-ignition necessarily leads to a leak and damage to the fan or the heater, once a re-ignition has been detected, settings or components of the heater can also be adjusted so that re-ignition no longer occurs in the future and the heater is protected.

Der Vergleichswert für einen jeweiligen Sensor kann beispielsweise ein vorbestimmter bzw. vorbestimmbarer und insbesondere in der Auswerteeinheit hinterlegter und/oder zuvor in der Auswerteeinheit bestimmter Grenzwert sein. Weiter kann der Vergleichswert auch für einen jeweiligen Sensor ein vorbestimmter und insbesondere in der Auswerteeinheit hinterlegter und/oder zuvor in der Auswerteeinheit bestimmter Grenzwert-Verlauf sein. Zusätzlich oder alternativ, kann der Vergleichswert für einen jeweiligen Sensor ein zu dem Sensorwert und/oder dem Sensorwert-Verlauf korrespondierendes Steuersignal des Heizgeräts bzw. einer Komponente des Heizgeräts sein. Wird also eine Größe durch den Sensor erfasst, welche zugleich zu einem Steuersignal bzw. einer Steuergröße des Heizgeräts und insbesondere der Gastherme oder dessen Gebläse korrespondiert, können diese miteinander verglichen werden.The comparison value for a respective sensor can, for example, be a predetermined or predeterminable limit value, in particular stored in the evaluation unit and/or previously determined in the evaluation unit. Furthermore, the comparison value can also be a predetermined limit value curve for a respective sensor, in particular stored in the evaluation unit and/or previously determined in the evaluation unit. Additionally or alternatively, the comparison value for a respective sensor can be a control signal of the heater or a component of the heater that corresponds to the sensor value and/or the sensor value curve. If a variable is detected by the sensor, which at the same time corresponds to a control signal or a control variable of the heater and in particular the gas boiler or its fan, these can be compared with one another.

Beispielhaft ist hierfür ein Steuersignal zur Einstellung der Drehzahl eines Laufrades des Gebläses zu nennen, welches entsprechend mit einer von dem Sensor gemessenen Drehzahl verglichen werden kann, wobei hierfür dann die Werte ggfs. umgerechnet oder mit Korrekturfaktoren beaufschlagt werden müssen. Der Grenzwert bzw. Grenzwert-Verlauf kann dabei auch aus einem vorhergehenden Sensorwert bzw. dem Sensorwert-Verlauf bestimmt werden, um so beispielsweise unzulässig starke Sprünge des Sensorwerts zu detektieren und als Rückzündung zu erkennen.An example of this is a control signal for adjusting the speed of an impeller of the fan, which can be compared with a speed measured by the sensor, in which case the values may then have to be converted or applied with correction factors. The limit value or limit value curve can also be determined from a previous sensor value or the sensor value curve, in order, for example, to detect impermissibly large jumps in the sensor value and to recognize them as re-ignition.

Ist der Vergleich des Sensorwert mit mehreren Vergleichswerten vorgesehen, kann es bereits ausreichend sein, dass der Sensorwert einen Vergleichswert oder einen Teil der Vergleichswerte überschreitet bzw. deren Abweichungen über die jeweilige Toleranz hinausgeht.If the comparison of the sensor value with several comparison values is intended, it may already be sufficient that the sensor value exceeds a comparison value or a part of the comparison values or whose deviations go beyond the respective tolerance.

Die von dem zumindest einem Sensor zu erfassende Wertschwankungen bzw. Beschleunigung kann beispielsweise in Form von Auslenkungen, Vibrationen oder Schall vorliegen und detektiert werden. Hierzu können verschiedene Sensoren bzw. Konzepte einzeln und in Kombination miteinander verwendet werden.The value fluctuations or acceleration to be detected by the at least one sensor can be present and detected, for example, in the form of deflections, vibrations or sound. For this purpose, different sensors or concepts can be used individually and in combination with one another.

Entsprechend sieht eine vorteilhafte Variante der Vorrichtung vor, dass das Heizgerät ein Gebläse aufweist und der zumindest eine Sensor vom Typ eines Drehzahlsensors ist. Der Sensor bzw. der Drehzahlsensor ist dabei ausgebildet, eine Drehzahl eines Laufrades des Gebläses zu erfassen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen.Accordingly, an advantageous variant of the device provides that the heater has a fan and the at least one sensor is of the type of speed sensor. The sensor or the speed sensor is designed to detect a speed of an impeller of the blower and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.

Als Vergleichswert kann beispielsweise ein einer Drehzahl entsprechenden Grenzwert dienen, welcher mit einer Toleranz beaufschlagt sein kann. Weiter kann der Vergleichswert auch ein erwarteter Drehzahlverlauf sein, sodass unerwartet starke Drehzahlschwankungen oder Sprünge erfasst werden können. Wie bereits erwähnt, kann der Vergleichswert ferner auch aus einem Steuersignal des Gebläses bzw. dessen Laufrad bestimmt werden, welches zu einer Drehzahl korrespondiert, wobei ein solches Steuersignal gegebenenfalls mit einem Korrekturfaktor beaufschlagt oder in eine Drehzahl umgerechnet wird. Ein solcher als Drehzahlsensor ausgebildeter Sensor ist entsprechend vorzugsweise in das Gebläse integriert und beispielsweise an einem das Laufrad antreibenden Motor vorgesehen.For example, a limit value corresponding to a speed, which can be subject to a tolerance, can serve as a comparison value. Furthermore, the comparison value can also be an expected speed curve, so that unexpectedly strong speed fluctuations or jumps can be detected. As already mentioned, the comparison value can also be determined from a control signal of the fan or its impeller, which corresponds to a speed, such a control signal optionally being subjected to a correction factor or converted into a speed. Such a sensor designed as a speed sensor is preferably integrated into the fan and is provided, for example, on a motor driving the impeller.

Zur möglichst reaktionsschnellen Detektion einer Rückzündung kann ein solcher Drehzahlsensor ausgebildet sein, bereits Teil-Umdrehungen und insbesondere halbe Umdrehungen des Laufrades zu erfassen und daraus die Drehzahl zu bestimmen.In order to detect a re-ignition as quickly as possible, such a speed sensor can be designed to detect partial revolutions and in particular half revolutions of the impeller and to determine the speed from this.

Weiter kann der zumindest eine Sensor vom Typ eines Mikrofons sein, welches ausgebildet ist, einen durch die Rückzündung verursachten Luftschall zu messen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen.Furthermore, the at least one sensor can be of the type of a microphone, which is designed to measure airborne sound caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.

Ein Vergleichswert für ein als Mikrofon ausgebildeten Sensor kann ein einfacher Grenzwert sein, welcher so gewählt wird, dass durch die Rückzündung ausgelöste Schallwellen d.h. Explosionen sicher erfasst, in der Umgebung im bestimmungsgemäßen Betrieb auftretende Störungen, wie schlagende Türen, nicht erfasst werden. Ein solches Mikrofon kann auf einer Steuerelektronik bzw. einer Leiterplatte der Steuerelektronik des Heizgeräts, entlang einem Förderpfad des Mediums, welches insbesondere durch das Gebläse entlang dem Förderpfad gefördert wird, oder an einem Gehäuse der Steuerelektronik, des Gebläses oder einer weiteren Komponente des Heizgeräts angeordnet sein.A comparison value for a sensor designed as a microphone can be a simple limit value, which is selected so that sound waves triggered by the re-ignition, i.e. explosions, are reliably detected, but disturbances that occur in the environment during normal operation, such as slamming doors, are not detected. Such a microphone can be arranged on control electronics or a circuit board of the control electronics of the heater, along a conveying path of the medium, which is conveyed in particular by the fan along the conveying path, or on a housing of the control electronics, the fan or another component of the heater .

Ist ein Mikrofon vorhanden, kann dieses bzw. der mit diesem erfasste Sensorwert ferner in dem Heizgerät und insbesondere in dem Gebläse zur Detektion eines Lagerschadens genutzt werden, wobei die zugehörige Auswertung ebenfalls in der Auswerteeinheit stattfinden kann.If a microphone is present, it or the sensor value recorded with it can also be used in the heater and in particular in the blower to detect bearing damage, whereby the associated evaluation can also take place in the evaluation unit.

Ferner sieht eine Variante vor, dass der zumindest eine Sensor vom Typ eines Körperschall-Sensors ist. Ein solcher Sensor ist ausgebildet, einen durch die Rückzündung an dem Heizgerät bzw. einer Komponente des Heizgeräts und insbesondere an dem Gebläse hervorgerufenen Körperschall zu messen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen.Furthermore, a variant provides that the at least one sensor is of the type of structure-borne sound sensor. Such a sensor is designed to measure structure-borne noise caused by the re-ignition on the heater or a component of the heater and in particular on the fan and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.

Auch bei einem Körperschall-Sensor, kann dieser bzw. der von diesem erfasste Sensorwert zur Lagerschadenerkennung genutzt werden. Der Körperschall-Sensor ist vorzugsweise in die Steuerelektronik des Heizgeräts oder weiter vorzugsweise des Gebläses integriert und auf einer Leiterplatte der Steuerelektronik angeordnet, wobei er alternativ auch an einem Gehäuse des Gebläses angeordnet sein kann.Even with a structure-borne sound sensor, this or the sensor value recorded by it can be used to detect bearing damage. The structure-borne noise sensor is preferably integrated into the control electronics of the heater or more preferably of the blower and arranged on a circuit board of the control electronics, although it can alternatively also be arranged on a housing of the blower.

Der zumindest eine Sensor kann zudem vom Typ eines Beschleunigungssensors und insbesondere ein 3-Achen-Beschleunigungssensor sein. Der Beschleunigungssensor ist zur Detektion der Rückzündung ausgebildet, eine durch die Rückzündung an dem Heizgerät oder an einer Komponente des Heizgeräts, wie dem Gebläse, verursachte Beschleunigung zu messen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen.The at least one sensor can also be of the type of an acceleration sensor and in particular a 3-axis acceleration sensor. The acceleration sensor is designed to detect the re-ignition, to measure an acceleration caused by the re-ignition on the heater or on a component of the heater, such as the fan, and to provide it as a sensor value for evaluation of value fluctuations.

Weiter kann der zumindest eine Sensor vom Typ eines Gyroskops sein, welches ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung an dem Heizgerät oder dessen Komponenten verursachte Bewegung zu messen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen.Furthermore, the at least one sensor can be of the type of gyroscope, which is designed to measure a movement caused by the re-ignition on the heater or its components and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations.

Auch ein Beschleunigungssensor sowie ein Gyroskop können jeweils in die Steuerelektronik des Heizgeräts oder dessen Gebläse integriert und insbesondere auf einer Leiterplatte der Steuerelektronik angeordnet sein.An acceleration sensor and a gyroscope can also be integrated into the control electronics of the heater or its fan and, in particular, be arranged on a circuit board of the control electronics.

Eine Weiterbildung der Vorrichtung kann zudem vorsehen, dass der zumindest eine Sensor vom Typ eines Drucksensors ist, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung verursachte Druckänderung insbesondere in der Umgebung des Gebläses und vorzugsweise entlang des durch das Gebläse gebildeten Förderpfades zu messen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen. Bei dem Drucksensor kann es sich insbesondere um einen Absolutdrucksensor oder einen Relativdrucksensor handeln.A further development of the device can also provide that the at least one sensor is of the type of pressure sensor, which is designed to measure a pressure change caused by the re-ignition, in particular in the surroundings of the blower and preferably along the conveying path formed by the blower, and to provide it as a sensor value Provide evaluation for fluctuations in value. The pressure sensor can in particular be an absolute pressure sensor or a relative pressure sensor.

Bei der Verwendung eines Absolutdrucksensors kann der Grenzwert beispielsweise bei 1000 Pa oder über diesem Wert liegen, sodass im Wesentlichen nur Explosionen d.h. Rückzündungen erfasst werden, da andere Ereignisse und insbesondere im normalen d.h. bestimmungsgemäßen Betrieb auftretende Drücke deutlich unterhalb diesem Grenzwert liegen.When using an absolute pressure sensor, the limit value can be, for example, 1000 Pa or above this value, so that essentially only explosions, i.e. re-ignitions, are detected, since other events and in particular pressures that occur during normal, i.e. intended, operation are significantly below this limit value.

Wird ein Absolutdrucksensor verwendet, kann der Sensorwert zudem dazu genutzt werden, den Luftdruck, die Luftdichte und/oder die Aufstellhöhe des Gebläses bzw. der Gastherme zur Steuerung des Gebläses bzw. der Gastherme zu ermitteln.If an absolute pressure sensor is used, the sensor value can also be used to determine the air pressure, the air density and/or the installation height of the blower or gas boiler to control the blower or gas boiler.

Da es aus Gründen der Sicherheit ausreichend sein kann, eine einzige Rückzündung zu erkennen, kann der zumindest eine Sensor gemäß einer weiteren Ausgestaltung vom Typ einer Soll-Bruchstelle sein. Die Soll-Bruchstelle ist dabei ausgebildet, einen durch die Rückzündung verursachten Bruch zu erfassen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen. Beispielsweise kann an der Auswerteeinheit über eine über die Soll-Bruchstelle führende elektrische Leitung eine Spannung anliegen. Kommt es zu einem Bruch an der Soll-Bruchstelle, wird die Leitung unterbrochen, sodass an der Auswerteeinheit keine Spannung mehr anliegt und diese dadurch den Bruch der Soll-Bruchstelle bzw. die Rückzündung erfasst. Entsprechend ist die Soll-Bruchstelle vorzugsweise ausgebildet, bei einer Rückzündung bzw. bei einer von der Rückzündung hervorgerufene Wertschwankungen, insbesondere einer von der Rückzündung hervorgerufenen Beschleunigung vorbestimmter Stärke zu brechen.Since it may be sufficient for safety reasons to detect a single re-ignition, the at least one sensor can be of the predetermined breaking point type according to a further embodiment. The target breaking point is designed to detect a break caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations. For example, a voltage can be present at the evaluation unit via an electrical line leading over the predetermined breaking point. If there is a break at the predetermined breaking point, the line is interrupted so that there is no longer any voltage on the evaluation unit and this detects the break in the predetermined breaking point or the re-ignition. Accordingly, the desired breaking point is preferably designed to break in the event of a re-ignition or in the event of a value fluctuation caused by the re-ignition, in particular an acceleration of a predetermined strength caused by the re-ignition.

Die Soll-Bruchstelle ist beispielsweise in bzw. an dem Heizgerät und insbesondere an dem Gebläse und vorzugsweise in der Steuerelektronik des Gebläses vorgesehen. Die Soll-Bruchstelle könnte jedoch auch an einer dafür vorgesehenen Einheit in dem Förderpfad angeordnet sein.The predetermined breaking point is provided, for example, in or on the heater and in particular on the blower and preferably in the control electronics of the blower. However, the predetermined breaking point could also be arranged on a unit provided for this purpose in the conveying path.

Zudem kann der zumindest eine Sensor auch vom Typ eines Temperatursensors sein, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung verursachte Temperaturänderung eines entlang des Förderpfades strömenden Mediums zu messen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen. Durch die Rückzündung wird entsprechend das Medium beschleunigt und die Temperatur des Mediums ausgehend von der Rückzündung entlang dem Förderpfad stark erhöht, was durch den Sensor erfasst und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitgestellt wird.In addition, the at least one sensor can also be of the type of temperature sensor, which is designed to measure a change in temperature of a medium flowing along the conveying path caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations. As a result of the re-ignition, the medium is correspondingly accelerated and the temperature of the medium, starting from the re-ignition, is greatly increased along the conveying path, which is detected by the sensor and provided as a sensor value for evaluation of value fluctuations.

Ein Temperatursensor, insbesondere, wenn er die Temperatur einer in das Heizgerät und insbesondere in die Gastherme einströmenden Luft erfasst, kann zugleich dazu verwendet werden, bei der Ansteuerung des Gebläses bzw. der Gastherme hohe bzw. niedrige Lufttemperaturen zu kompensieren.A temperature sensor, especially if it detects the temperature of air flowing into the heater and in particular into the gas boiler, can also be used to compensate for high or low air temperatures when controlling the fan or the gas boiler.

Ebenso kann der zumindest eine Sensor vom Typ eines Massenstromsensors sein, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung verursachte Wert- bzw. Massenstromschwankung d.h. Beschleunigung des Massenstroms des entlang des Förderpfades strömenden Mediums zu messen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen. Ein solcher Massenstromsensor kann insbesondere in einem Zuluftpfad des Heizgeräts oder des Gebläses angeordnet sein, entlang welchem Luft in eine Mischvorrichtung bzw. Mischer des Heizgeräts einströmt, in welcher Brenngas und Luft zu dem Gas-Luft-Gemisch vermischt werden.Likewise, the at least one sensor can be of the type of mass flow sensor, which is designed to measure a value or mass flow fluctuation caused by the re-ignition, i.e. acceleration of the mass flow of the medium flowing along the conveying path, and to provide it as a sensor value for evaluation of value fluctuations. Such a mass flow sensor can in particular be arranged in a supply air path of the heater or the fan, along which air flows into a mixing device or mixer of the heater, in which fuel gas and air are mixed to form the gas-air mixture.

Neben den genannten Sensoren kann der zumindest eine Sensor ferner vom Typ eines Konzentrationssensors sein, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung verursachte Konzentrationsschwankung insbesondere in dem entlang dem Förderpfad strömenden Medium zu messen und als Sensorwert zur Auswertung auf Wertschwankungen bereitzustellen. Der Konzentrationssensor muss jedoch nicht zwingend im Förderpfad vorgesehen sein und kann beispielsweise auch die Konzentration des Brenngases in einer Umgebung der Vorrichtung bzw. des Heizgeräts erfassen. Ist der Konzentrationssensor ausgebildet, die Konzentration des Brenngases in der Umgebung zu erfassen, wird dadurch zugleich eine Leckage detektiert. Beispielsweise kann die Brenngaskonzentration d.h. eine Konzentration des Wasserstoffs entlang des Förderpfades erfasst werden, wobei es durch die Rückzündung zu einer Beschleunigung des Mediums ausgehend von der Rückzündung kommt, was durch eine insbesondere sprunghafte Wert- bzw. Konzentrationsschwankung erfassbar ist.In addition to the sensors mentioned, the at least one sensor can also be of the type of concentration sensor, which is designed to measure a concentration fluctuation caused by the re-ignition, in particular in the medium flowing along the conveying path, and to provide it as a sensor value for evaluating value fluctuations. However, the concentration sensor does not necessarily have to be provided in the conveying path and can, for example, also detect the concentration of the fuel gas in an environment of the device or the heater. If the concentration sensor is designed to detect the concentration of the fuel gas in the environment, a leak is also detected. For example, the fuel gas concentration, ie a concentration of hydrogen, can be detected along the conveying path, with the re-ignition causing an acceleration of the medium starting from the re-ignition, which can be detected by a particularly sudden fluctuation in value or concentration.

Wird ein solcher Konzentrationssensor verwendet, kann durch diesen und gegebenenfalls durch weitere neben der Konzentration notwendigen Werte zugleich die Dichte des Gases und/oder Aufstellhöhe des Gebläses bzw. der Gastherme ermittelt und für die Ansteuerung des Gebläses bzw. der Gastherme verwendet werden.If such a concentration sensor is used, the density of the gas and/or installation height of the blower or gas boiler can be determined using this and, if necessary, other values necessary in addition to the concentration and can be used to control the blower or gas boiler.

Bei einer weiteren Variante der Vorrichtung kann diese zur Detektion der Rückzündung lediglich einen einzigen Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankung aufweisen. Weiter kann die Vorrichtung jedoch auch eine Vielzahl von Sensoren d.h. zumindest zwei Sensoren aufweisen. Die Sensoren können dabei Sensoren eines einzigen Typs sein. Alternativ ist jedoch auch möglich, dass diese Sensoren unterschiedlichen Typs sind. Beispielsweise können ein Sensor oder mehrere Sensoren eines ersten Typs und ein Sensor oder mehrere Sensoren eines zweiten bzw. weiteren Typs vorgesehen sein.In a further variant of the device, it can only have a single sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition to detect the re-ignition. However, the device can also have a large number of sensors, i.e. at least two sensors. The sensors can be sensors of a single type. Alternatively, however, it is also possible that these sensors are of different types. For example, one or more sensors of a first type and one or more sensors of a second or further type can be provided.

Wird eine Rückzündung beispielsweise durch Überschreiten des Vergleichswerts festgestellt, kann die Rückzündung insbesondere einem übergeordneten System, wie der Steuerelektronik des Heizgeräts oder des Gebläses, gemeldet werden. Für eine solche Meldung können ein Bus-System, wie CAN- oder LIN-Bus, ein digitaler Fehlerausgang oder eine Signal-LED verwendet werden. Weiter kann die Meldung auch in ein übergeordnetes Fern-Wartungssystem erfolgen.If a re-ignition is detected, for example by exceeding the comparison value, the re-ignition can in particular be reported to a higher-level system, such as the control electronics of the heater or the fan. A bus system such as this can be used for such a message CAN or LIN bus, a digital error output or a signal LED can be used. The message can also be sent to a higher-level remote maintenance system.

Das Heizgerät bzw. das Gebläse kann bei einer erkannten Rückzündung dann beispielsweise abschalten, in einen sicheren Betriebsmodus schalten und/oder den Wiederanlauf sperren.If a re-ignition is detected, the heater or the fan can then, for example, switch off, switch to a safe operating mode and/or block the restart.

Ferner können beispielsweise in der Auswerteeinheit die zum Zeitpunkt der Rückzündung erfassten Sensorwerte und Einstellungen des Heizgeräts bzw. der Gastherme oder des Gebläses gespeichert oder zusammen mit der Meldung versendet werden, um Analysen zu ermöglichen.Furthermore, for example, the sensor values and settings of the heater or gas boiler or fan recorded at the time of re-ignition can be stored in the evaluation unit or sent together with the message in order to enable analyses.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft zudem ein Gebläse für ein Heizgerät und insbesondere für eine Gasbrennwerttherme mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Gebläse bildet zumindest einen Abschnitt des Förderpfades zur Förderung des Mediums aus und ist zudem ausgebildet, das Medium entlang des Förderpfads mit einem Massenstrom zu fördern. Weiter weist das Gebläse eine Steuerelektronik zur Steuerung des Gebläses auf. Bei dem Medium handelt es sich insbesondere um Luft und Brenngas, welche in einer Mischvorrichtung bzw. einem Mischer entlang des Förderpfades zu einem Gas-Luft-Gemisch vermischt werden.Another aspect of the invention also relates to a fan for a heater and in particular for a gas condensing boiler with a device according to the invention. The blower forms at least a section of the conveying path for conveying the medium and is also designed to convey the medium along the conveying path with a mass flow. The blower also has control electronics for controlling the blower. The medium is in particular air and fuel gas, which are mixed in a mixing device or a mixer along the conveying path to form a gas-air mixture.

Hierbei sieht eine vorteilhafte Variante vor, dass die Auswerteeinheit und/oder der zumindest eine Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankung in die Steuerelektronik des Gebläses integriert ist. Insbesondere weist die Steuerelektronik eine Leiterplatte auf, auf welcher zugleich auch die Auswerteelektronik und/oder der Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankung integriert sind.An advantageous variant here provides that the evaluation unit and/or the at least one sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition is integrated into the control electronics of the blower. In particular, the control electronics has a circuit board on which the evaluation electronics and/or the sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition are also integrated.

Weiter kann das Gebläse einen Sensor zur Steuerung des Massenstroms d.h. zur Steuerung der bestimmungsgemäßen Funktion aufweisen, wobei einer der Sensoren bzw. der eine Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen der Sensor zur Steuerung des Massenstroms ist. Beispielsweise weißt das Gebläse ohnehin einen Drehzahlsensor zur Steuerung der Drehzahl des Laufrades und/oder einen Massenstromsensor zur Erfassung des Massenstroms des Mediums auf. Solche Sensoren können dann zugleich auch für die Detektion der Rückzündung verwendet werden, wobei dann zur Erhöhung der Detektionssicherheit vorzugsweise ein weiterer Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Beschleunigungen vorgesehen sein kann.The fan can also have a sensor to control the mass flow ie for controlling the intended function, one of the sensors or the one sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition being the sensor for controlling the mass flow. For example, the blower already has a speed sensor for controlling the speed of the impeller and/or a mass flow sensor for detecting the mass flow of the medium. Such sensors can then also be used for the detection of the re-ignition, in which case a further sensor can then preferably be provided for detecting accelerations caused by the re-ignition in order to increase the detection reliability.

Die Vorrichtung kann zusätzlich oder alternativ in weitere Komponenten des Heizgeräts integriert sein.The device can additionally or alternatively be integrated into other components of the heater.

Entsprechend betrifft ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Brenngasventil für ein insbesondere als Gasbrennwerttherme ausgebildetes Heizgerät, in welches eine erfindungsgemäße Vorrichtung integriert ist. Das Brenngasventil bildet dabei zumindest einen Abschnitt des Förderpfads zur Förderung des Mediums aus. Weiter weist das Brenngasventil ebenfalls eine Steuerelektronik zur Steuerung das Brenngasventils auf. Der zumindest eine Sensor kann beispielsweise in die Steuerelektronik des Brenngasventils oder ein Gehäuse der Steuerelektronik des Brenngasventils integriert oder entlang dem Förderpfad innerhalb des Brenngasventils angeordnet sein.Accordingly, a further aspect of the invention relates to a fuel gas valve for a heater designed in particular as a gas condensing boiler, into which a device according to the invention is integrated. The fuel gas valve forms at least a section of the conveying path for conveying the medium. Furthermore, the fuel gas valve also has control electronics for controlling the fuel gas valve. The at least one sensor can, for example, be integrated into the control electronics of the fuel gas valve or a housing of the control electronics of the fuel gas valve or be arranged along the delivery path within the fuel gas valve.

Wie zuvor gilt, dass ohnehin an dem Brenngasventil vorhandene Sensoren, wie beispielsweise ein Massenstrom- oder Konzentrationssensor zur Steuerung des Brenngasventils zugleich zur Detektion der Rückzündung genutzt werden könnenAs before, sensors already present on the fuel gas valve, such as a mass flow or concentration sensor for controlling the fuel gas valve, can also be used to detect the re-ignition

Zudem betreffen Aspekte der Erfindung ein Heizgerät und insbesondere eine Gasbrennwerttherme mit einem erfindungsgemäßen Gebläse und/oder mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein solches Heizgerät weist als Komponenten ein Gebläse, einen Mischer, eine von einer Brenngaszuleitung zu dem Mischer führende Brenngasleitung und eine von einer Luftzuleitung zu dem Mischer führende Luftzuleitung auf. Ferner weist ein solches Heizgerät als Komponenten ein in der Brenngasleitung angeordnetes Brenngasventil, einen strömungstechnisch nach dem Gebläse angeordneten Brenner in einem Brennraum und eine strömungstechnisch nach dem Brenner angeordnete Abgasleitung auf.In addition, aspects of the invention relate to a heater and in particular a gas condensing boiler with a fan according to the invention and/or with a device according to the invention. Such a heater has as components a fan, a mixer, a fuel gas line leading from a fuel gas supply line to the mixer and an air supply line leading from an air supply line to the mixer. Furthermore, such a heater has as components a fuel gas valve arranged in the fuel gas line, a burner in a combustion chamber arranged fluidically downstream of the blower, and an exhaust gas line arranged fluidically downstream of the burner.

Der zumindest eine Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen kann dabei in jeder der Komponenten angeordnet sein. Sind mehrere Sensoren vorgesehen, können diese in einer der Komponenten oder auf mehrere Komponenten verteilt angeordnet sein.The at least one sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition can be arranged in each of the components. If several sensors are provided, they can be arranged in one of the components or distributed across several components.

Die Auswerteeinheit und/oder der zumindest eine Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen kann dabei in die Steuerelektronik der jeweiligen Komponente integriert sind/ist.The evaluation unit and/or the at least one sensor for detecting value fluctuations caused by the re-ignition can be integrated into the control electronics of the respective component.

Sind mehrere Sensoren an verschiedenen Komponenten vorgesehen, können diese signaltechnisch mit einer gemeinsamen Auswerteeinheit verbunden sein, welche wiederum in die Steuerelektronik einer der Komponenten integriert sein kann.If several sensors are provided on different components, these can be connected for signaling purposes to a common evaluation unit, which in turn can be integrated into the control electronics of one of the components.

Vorteilhaft ist dabei besonders, wenn die Komponenten Sensoren zur Steuerung der Komponenten bzw. der bestimmungsgemäßen Verwendung des Heizgeräts aufweisen und diese Sensoren zugleich die Sensoren zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen der Vorrichtung sind.It is particularly advantageous if the components have sensors for controlling the components or the intended use of the heater and these sensors are also the sensors for detecting fluctuations in the value of the device caused by the re-ignition.

Weiter kann ein Verfahren zur Detektion einer Rückzündung basierend auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein.Furthermore, a method for detecting a re-ignition based on the device according to the invention can be provided.

Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.The features disclosed above can be combined in any way, as long as this is technically possible and they do not contradict each other.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1
eine ausschnittsweise und schematisch dargestellte Gastherme.
Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figure. It shows:
Fig. 1
a gas boiler shown in detail and schematically.

In Figur 1 ist vereinfacht ein als eine Gastherme ausgebildetes Heizgerät 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einem erfindungsgemäßen Gebläse 13 dargestellt.In Figure 1 A heater 1 designed as a gas boiler with a device according to the invention or a blower 13 according to the invention is shown in simplified form.

Durch einen Brenngaseinlass strömt Brenngas und hier insbesondere 100% Wasserstoff entlang der Brenngaszuleitung 2 in den dem Gebläse 13 strömungstechnisch vorgeschalteten Mischer 12, in welchem das Brenngas mit einer durch die Luftzuleitung 3 einströmenden Luft zu dem Gas-Luft-Gemisch vermischt wird. Das Brenngas strömt dabei durch das Brenngasventil 11, durch welches die Brenngaszufuhr reguliert werden kann.Fuel gas, and here in particular 100% hydrogen, flows through a fuel gas inlet along the fuel gas supply line 2 into the mixer 12, which is fluidically connected upstream of the blower 13, in which the fuel gas is mixed with air flowing in through the air supply line 3 to form the gas-air mixture. The fuel gas flows through the fuel gas valve 11, through which the fuel gas supply can be regulated.

Das Gebläse 13 saugt Brenngas und Luft durch die jeweilige Zuleitung 2, 3 an und bläst das in dem Mischer 12 entstehende Gemisch entlang des Förderpfades 14 in den Brenner 15, welcher in einem Brennraum 16 des Heizgeräts 1 angeordnet ist. Der Pfad von der Brenngaszuleitung 2 und/oder der Luftzuleitung 3 in den Mischer 12 bzw. in das Gebläse 13, kann dabei dem Förderpfad 14 zugerechnet werden.The blower 13 sucks in fuel gas and air through the respective supply line 2, 3 and blows the mixture created in the mixer 12 along the conveying path 14 into the burner 15, which is arranged in a combustion chamber 16 of the heater 1. The path from the fuel gas supply line 2 and/or the air supply line 3 into the mixer 12 or into the blower 13 can be assigned to the conveying path 14.

Das aus dem Brenner 15 strömende Gemisch kann durch die Zündelektrode 17 gezündet werden, sodass Flammen 4 entstehen und das Gemisch aus dem Brenner 15 ausströmend bzw. in dem Brennraum 16 verbrannt wird. Zur Steuerung einer Drehzahl eines Laufrades des Gebläses 13 und mithin zur Steuerung des durch das Gebläse 13 geförderten Massenstroms, ist an dem Gebläse 13 oder einem das Laufrad antreibenden Motor des Gebläses 13 ferner ein Drehzahlsensor 21 vorgesehen, durch welchen also die Drehzahl des Laufrades erfassbar ist.The mixture flowing out of the burner 15 can be ignited by the ignition electrode 17, so that flames 4 arise and the mixture flows out of the burner 15 or is burned in the combustion chamber 16. To control a speed of an impeller of the blower 13 and therefore to control the mass flow conveyed by the blower 13, a speed sensor 21 is also provided on the blower 13 or a motor of the blower 13 driving the impeller, through which the speed of the impeller can be detected .

Weiter ist vorgesehen, dass das Gebläse 13 eine Steuerelektronik 20 aufweist, auf welcher der Drehzahlsensor 21 angeordnet bzw. mit welcher der Drehzahlsensor 21 verbunden ist. Dabei bildet der Drehzahlsensor 21 zugleich einen Sensor 21 zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Beschleunigungen des Laufrades d.h. einer Wertschwankung der Drehzahl des Laufrades. Neben dem Drehzahlsensor 21 ist ein weiterer Sensor 22 zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen (hier konkret Beschleunigungen) vorgesehen, welcher in dem dargestellten Beispiel als ein Beschleunigungssensor 22 ausgebildet ist.It is further provided that the fan 13 has control electronics 20 on which the speed sensor 21 is arranged or to which the speed sensor 21 is connected. The speed sensor 21 also forms a sensor 21 for detecting accelerations of the impeller caused by the re-ignition, i.e. a fluctuation in the speed of the impeller. In addition to the speed sensor 21, a further sensor 22 is provided for detecting value fluctuations caused by the re-ignition (here specifically accelerations), which in the example shown is designed as an acceleration sensor 22.

Die beiden Sensoren 21, 22 zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen sind einen Signalaustausch ermöglichend mit einer Auswerteeinheit 23 verbunden, welche ebenfalls in die Steuerelektronik 20 des Gebläses integriert ist. Dabei ist die Auswerteeinheit 23 ausgebildet, zur Detektion der Rückzündung die jeweiligen von den beiden Sensoren 21, 22 erfassten Sensorwerte auszuwerten d.h. mit jeweils zumindest einem Vergleichswert zu vergleichen.The two sensors 21, 22 for detecting value fluctuations caused by the re-ignition are connected to an evaluation unit 23, which enables signal exchange, which is also integrated into the control electronics 20 of the blower. The evaluation unit 23 is designed to evaluate the respective sensor values detected by the two sensors 21, 22 in order to detect the re-ignition, i.e. to compare them with at least one comparison value.

Wird nun das Gemisch in den Brennraum 16 geleitet und kommt es zu einer zu hohen Anreicherung von Brenngas d.h. Wasserstoff in dem Brennraum 16 kann es zum Zündzeitpunkt, zu welchem das Gemisch im Brennraum 16 durch die Zündelektrode 17 gezündet wird, zu einer Rückzündung mit einer starken Explosion kommen, welche sich entlang dem Rückzündungspfad 5 d.h. entgegen dem Förderpfad 14 aus dem Brennraum 16 in dem Brenner 15 und zurück in das Gebläse 13 ausbreiten und auf das Gemisch im Gebläse 13 übergreifen kann.If the mixture is now fed into the combustion chamber 16 and there is too much enrichment of fuel gas, ie hydrogen, in the combustion chamber 16, there can be a strong re-ignition at the ignition point at which the mixture in the combustion chamber 16 is ignited by the ignition electrode 17 An explosion occurs which occurs along the re-ignition path 5, that is, opposite to the conveying path 14 from the combustion chamber 16 in the burner 15 and spread back into the blower 13 and can spread to the mixture in the blower 13.

Alternativ wäre eine Rückzündung ebenso bei zu langsamer Brenngas-LuftZufuhr und dazu in Relation zu hoher Flammgeschwindigkeit möglich.Alternatively, re-ignition would also be possible if the fuel gas/air supply was too slow and the flame speed was too high in relation to this.

Unabhängig von dem Grund, aus welchem es zu der Rückzündung kommt, wirkt sich die dabei entstehende Druckwelle der Rückzündung auf das Laufrad und das Gehäuse des Gebläses 13 aus und regt diese bzw. den Aufbau des Gebläses 13, den das Laufrad antreibenden Motor sowie die Steuerelektronik 20 bzw. deren Leiterplatte mechanisch an. Diese Anregung bzw. Beschleunigung ist durch den Drehzahlsensor 21 in Form einer Drehzahlschwankung und durch den Beschleunigungssensor 22 in Form einer Beschleunigung bzw. in Form eines Rucks der Steuerelektronik 20 erfassbar. Parallel kommt es zu einem Knall d.h. zu einem Schallereignis, welches durch einen als Mikrofon ausgebildeten Sensor zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen (Schall-) Beschleunigungen erfasst werden könnte.Regardless of the reason why the re-ignition occurs, the resulting pressure wave from the re-ignition affects the impeller and the housing of the blower 13 and stimulates them or the structure of the blower 13, the motor driving the impeller and the control electronics 20 or its circuit board mechanically. This excitation or acceleration can be detected by the speed sensor 21 in the form of a speed fluctuation and by the acceleration sensor 22 in the form of an acceleration or in the form of a jerk of the control electronics 20. At the same time, there is a bang, i.e. a sound event, which could be detected by a sensor designed as a microphone to detect (sound) accelerations caused by the re-ignition.

Durch eine solche Anregung und insbesondere durch wiederholte Anregungen kann es in dem Heizgerät 1 und beispielsweise an einer Dichtung 18 zu einer Undichtigkeit und einem Austreten von Brenngas kommen, was verhindert oder zumindest erkannt werden soll.Such a stimulus and in particular through repeated stimuli can lead to a leak and an escape of fuel gas in the heater 1 and, for example, at a seal 18, which should be prevented or at least detected.

Die durch die Rückzündung an dem Gebläse 13 verursachte Bewegung wird durch die beiden vorhandenen Sensoren 21, 22 entsprechend detektiert und an die Auswerteelektronik 23 in Form von jeweiligen Sensorwerten weitergeleitet.The movement caused by the re-ignition on the fan 13 is correspondingly detected by the two sensors 21, 22 present and forwarded to the evaluation electronics 23 in the form of respective sensor values.

Die Auswerteelektronik 23 vergleicht den von dem Drehzahlsensor 21 erfassten Drehzahl-Verlauf mit einem Soll-Drehzahlverlauf oder wertet den Drehzahl-Verlauf aus, um einen Drehzahlsprung zu detektieren, und stellt eine Abweichung und eine entsprechende potentielle Rückzündung fest.The evaluation electronics 23 compares the speed curve recorded by the speed sensor 21 with a target speed curve or evaluates the speed curve in order to detect a jump in speed and detects a deviation and a corresponding potential re-ignition.

Gleichzeitig oder unmittelbar vor bzw. nach der Auswertung des Drehzahl-Verlaufs wird die durch den Beschleunigungssensor 22 erfasste Beschleunigung mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen, welcher so gewählt ist, dass im bestimmungsgemäßen Betrieb an der Steuerelektronik 20 wirkende Beschleunigungen bzw. Wertschwankungen unterhalb des Grenzwerts liegen. Übersteigt die von dem Beschleunigungssensor 22 erfasste Beschleunigung den Grenzwert, wird ebenfalls eine potentielle Rückzündung erkannt. Somit liegen zwei auf eine Rückzündung hinweisende Indikatoren vor, so dass eine Rückzündung angenommen bzw. detektiert wird.At the same time or immediately before or after the evaluation of the speed curve, the acceleration detected by the acceleration sensor 22 is compared with a predetermined limit value, which is selected so that accelerations or value fluctuations acting on the control electronics 20 during normal operation are below the limit value. If the acceleration detected by the acceleration sensor 22 exceeds the limit value, a potential re-ignition is also detected. There are therefore two indicators indicating a re-ignition, so that a re-ignition is assumed or detected.

Diese Rückzündung wird anschließend über beispielsweise einen Fehlerausgang gemeldet, sodass entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können.This re-ignition is then reported via an error output, for example, so that appropriate measures can be taken.

Insbesondere kann die Gastherme 1 abgeschaltet und verriegelt werden, sodass ein Betrieb der Gastherme 1 bis zu einer Freigabe nicht möglich ist und beispielsweise an der Dichtung 18 kein Brenngas austreten kann.In particular, the gas boiler 1 can be switched off and locked, so that operation of the gas boiler 1 is not possible until it is released and, for example, no fuel gas can escape from the seal 18.

Alternativ kann die Rückzündung jedoch auch zunächst gespeichert werden, sodass die Verriegelung oder weitere Maßnahmen erst bei mehrfachen und beispielsweise zwei- oder dreimaligen Auftreten der Rückzündung eingeleitet werden können.Alternatively, however, the re-ignition can also be saved first, so that the locking or further measures can only be initiated if the re-ignition occurs multiple times, for example two or three times.

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.The implementation of the invention is not limited to the preferred exemplary embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable, which make use of the solution presented even in fundamentally different designs.

Claims (17)

Vorrichtung zur Detektion einer Rückzündung in einem Heizgerät (1), in welchem ein insbesondere gasförmiges Medium entlang einem Förderpfad (14) zur Verbrennung in einem Brennraum gefördert wird, wobei die Vorrichtung zumindest einen Sensor (21, 22) zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen und eine Auswerteeinheit (23) aufweist, wobei die Auswerteeinheit (23) ausgebildet ist, zur Detektion der Rückzündung einen von dem zumindest einen Sensor (21, 22) erfassten Sensorwert und/oder einen Sensorwert-Verlauf mit zumindest einem vorbestimmten Vergleichswert zu vergleichen und eine detektierte Rückzündung anzuzeigen und/oder zu melden. Device for detecting re-ignition in a heater (1), in which a particularly gaseous medium is conveyed along a conveying path (14) for combustion in a combustion chamber, wherein the device has at least one sensor (21, 22) for detecting value fluctuations caused by the re-ignition and an evaluation unit (23), wherein the evaluation unit (23) is designed, in order to detect the re-ignition, to compare a sensor value detected by the at least one sensor (21, 22) and/or a sensor value curve with at least one predetermined comparison value and to display and/or report a detected re-ignition . Vorrichtung nach Anspruch 1,
wobei das Heizgerät (1) ein Gebläse (13) aufweist und der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ eines Drehzahlsensors ist, welcher ausgebildet ist, eine Drehzahl eines Laufrades des Gebläses (13) zu erfassen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to claim 1,
wherein the heater (1) has a fan (13) and the at least one sensor (21, 22) is of the type of speed sensor, which is designed to detect a speed of an impeller of the fan (13) and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ eines Mikrofons ist, welches ausgebildet ist, einen durch die Rückzündung verursachten Luftschall zu messen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to claim 1 or 2,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of microphone, which is designed to measure airborne sound caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ eines Körperschall-Sensors ist, welcher ausgebildet ist, einen durch die Rückzündung an dem Heizgerät (1) hervorgerufenen Körperschall zu messen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of structure-borne sound sensor, which is designed to measure structure-borne sound caused by the re-ignition on the heater (1) and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ ein Beschleunigungssensors, insbesondere ein 3-Achen-Beschleunigungssensor ist, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung an dem Heizgerät (1) verursachte Beschleunigung zu messen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of acceleration sensor, in particular a 3-axis acceleration sensor, which is designed to measure an acceleration caused by the re-ignition on the heater (1) and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ eines Gyroskops ist, welches ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung an dem Heizgerät (1) verursachte Bewegung zu messen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of gyroscope, which is designed to measure a movement caused by the re-ignition on the heater (1) and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ eines Drucksensors, insbesondere vom Typ eines Absolutdrucksensors oder eines Relativdrucksensors, ist, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung verursachte Druckänderung zu messen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of a pressure sensor, in particular of the type of an absolute pressure sensor or a relative pressure sensor, which is designed to measure a pressure change caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ einer Soll-Bruchstelle ist, welches ausgebildet ist, einen durch die Rückzündung verursachten Bruch zu erfassen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of a predetermined breaking point, which is designed to detect a break caused by the re-ignition and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ eines Temperatursensors ist, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung verursachte Temperaturänderung in dem entlang dem Förderpfad (14) strömenden Medium zu messen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of temperature sensor, which is designed to measure a temperature change caused by the re-ignition in the medium flowing along the conveying path (14) and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ eines Massenstromsensors ist, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung verursachte Massenstromschwankung in dem entlang dem Förderpfad (14) strömenden Medium zu messen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of mass flow sensor, which is designed to measure a mass flow fluctuation caused by the re-ignition in the medium flowing along the conveying path (14) and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der zumindest eine Sensor (21, 22) vom Typ eines Konzentrationssensors ist, welcher ausgebildet ist, eine durch die Rückzündung verursachte Konzentrationsschwankung insbesondere in dem entlang dem Förderpfad (14) strömenden Medium zu messen und als Sensorwert bereitzustellen.Device according to one of the preceding claims,
wherein the at least one sensor (21, 22) is of the type of concentration sensor, which is designed to measure a concentration fluctuation caused by the re-ignition, in particular in the medium flowing along the conveying path (14), and to provide it as a sensor value. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
aufweisend eine Vielzahl von Sensoren (21, 22), welche Sensoren eines einzigen Typs von Sensoren oder welche Sensoren unterschiedlichen Typs von Sensoren sind.Device according to one of the preceding claims,
comprising a plurality of sensors (21, 22), which are sensors of a single type of sensor or which are sensors of different types of sensors. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vergleichswert für einen jeweiligen Sensor (21, 22) ein vorbestimmter und insbesondere in der Auswerteeinheit (23) hinterlegter und/oder bestimmter Grenzwert ist, und/oder wobei der Vergleichswert für einen jeweiligen Sensor (21, 22) ein vorbestimmter und insbesondere in der Auswerteeinheit (23) hinterlegter und/oder bestimmter Grenzwert-Verlauf ist, und/oder wobei der Vergleichswert für einen jeweiligen Sensor (21, 22) ein zu dem Sensorwert und/oder dem Sensorwert-Verlauf korrespondierendes Steuersignal ist. Device according to one of the preceding claims, wherein the comparison value for a respective sensor (21, 22) is a predetermined limit value stored and/or determined in particular in the evaluation unit (23), and/or wherein the comparison value for a respective sensor (21, 22) is a predetermined limit value curve stored and/or determined in particular in the evaluation unit (23), and/or wherein the comparison value for a respective sensor (21, 22) is a control signal corresponding to the sensor value and/or the sensor value curve. Gebläse (13) für ein insbesondere als Gasbrennwerttherme ausgebildetes Heizgerät (1) mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gebläse (13) zumindest einen Abschnitt des Förderpfads (14) zur Förderung des Mediums ausbildet und ausgebildet ist, das Medium entlang des Förderpfads (14) mit einem Massenstrom zu fördern, wobei das Gebläse (13) eine Steuerelektronik (20) zur Steuerung des Gebläses (13) aufweist. Blower (13) for a heater (1) designed in particular as a gas condensing boiler with a device according to one of the preceding claims, wherein the blower (13) forms at least a section of the conveying path (14) for conveying the medium and is designed to convey the medium along the conveying path (14) with a mass flow, wherein the fan (13) has control electronics (20) for controlling the fan (13). Gebläse nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei die Auswerteeinheit (23) und/oder der zumindest eine Sensor (21, 22) zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen in die Steuerelektronik (20) des Gebläses (13) integriert sind/ist.Blower according to the preceding claim,
wherein the evaluation unit (23) and/or the at least one sensor (21, 22) for detecting value fluctuations caused by the re-ignition are/is integrated into the control electronics (20) of the blower (13). Gebläse nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Gebläse (13) einen Sensor (21) zur Steuerung des Massenstroms aufweist und einer der Sensoren (21, 22) zur Detektion von durch die Rückzündung hervorgerufenen Wertschwankungen der Sensor (21) zur Steuerung des Massenstroms ist. Blower according to one of the two preceding claims, wherein the fan (13) has a sensor (21) for controlling the mass flow and one of the sensors (21, 22) for detecting value fluctuations caused by the re-ignition is the sensor (21) for controlling the mass flow. Brenngasventil (11) für ein insbesondere als Gasbrennwerttherme ausgebildetes Heizgerät (1) mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Brenngasventil (11) zumindest einen Abschnitt des Förderpfads (14) zur Förderung des Mediums ausbildet, wobei das Brenngasventil (11) eine Steuerelektronik zur Steuerung das Brenngasventils (11) aufweist. Fuel gas valve (11) for a heater (1) designed in particular as a gas condensing boiler with a device according to one of the preceding claims, wherein the fuel gas valve (11) forms at least a section of the conveying path (14) for conveying the medium, wherein the fuel gas valve (11) has control electronics for controlling the fuel gas valve (11).
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