EP4462024A1 - Verfahren zum charakterisieren eines gasventils eines heizgerätes, verfahren zum betreiben eines heizgerätes, heizgerät und computerprogramm - Google Patents

Verfahren zum charakterisieren eines gasventils eines heizgerätes, verfahren zum betreiben eines heizgerätes, heizgerät und computerprogramm Download PDF

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EP4462024A1
EP4462024A1 EP24174253.5A EP24174253A EP4462024A1 EP 4462024 A1 EP4462024 A1 EP 4462024A1 EP 24174253 A EP24174253 A EP 24174253A EP 4462024 A1 EP4462024 A1 EP 4462024A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas valve
stepper motor
heating device
pos
akt
Prior art date
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Pending
Application number
EP24174253.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Ernst
Wolfgang Flagner
Jan Jansen
Maik Telgmann
Tobias Funke
Dominik Hertz
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Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4462024A1 publication Critical patent/EP4462024A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N1/002—Regulating fuel supply using electronic means
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23N1/00—Regulating fuel supply
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    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
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    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/16—Fuel valves variable flow or proportional valves

Definitions

  • the invention relates to a method for characterizing a gas valve, a method for operating a heating device, a heating device and a computer program.
  • Gas valves are used in particular in heaters with an electronic gas-air connection, the opening width of which can be adjusted using a stepper motor. Due to component tolerances, for example, the volume flows of such gas valves differ from one another when the stepper motor is in the same position. Therefore, according to the state of the art, an offset value in the range of the ignition volume flow is set in the heater before installation. This ensures that the heater can be started up safely.
  • the heater or combustion control system does not have any information about the actual mass flow of fuel gas that can flow through the gas valve at a defined stepper motor position.
  • the stepper motor positions deviate from the ignition volume flow, significant differences can occur between the actual flowing mass flow of fuel gas and the mass flow of fuel gas assumed by the combustion control system.
  • the EP 2 489 935 A2 proposes a control of a gas valve operated by a stepper motor, in which a control detects a combustion signal and the control sets a stepper motor position according to the combustion signal and detects a deviation from the intended stepper motor position.
  • the disadvantage is that The combustion signal may also be faulty or subject to sensor drift, resulting in an incorrect gas flow.
  • the object of the present invention is to at least partially alleviate the problems described with reference to the prior art and, in particular, to propose a method for characterizing a gas valve of a heating device, a method for operating a heating device and a heating device that enables precise control of the mass flow of fuel flowing through the gas valve.
  • the invention should also be easy to implement and at least partially retrofittable to existing systems.
  • steps a) and b) can be carried out at least once in the order given.
  • the procedure can be carried out prior to installation or assembly of the gas valve in a heating device.
  • the heater can be a gas heater.
  • This can include a conveying device designed as a fan, which can convey a mass flow (or volume flow) of combustion air or a combustion mixture of fuel (combustion gas) and combustion air.
  • the combustion air can be sucked in via a combustion air supply.
  • a gas valve is designed to add a mass flow (or volume flow) of combustion gas corresponding to a predetermined combustion air ratio to the sucked-in mass flow of combustion air.
  • the combustion mixture formed can then be fed to a burner of the heater via a mixture channel and burned there.
  • the heater can form a pneumatic or, in particular, an electronic gas-air connection for this purpose.
  • the gas valve can control the volume or mass flow of fuel gas flowing through it by its opening width, whereby the opening width can be adjusted by an electrically controlled stepper motor.
  • the stepper motor can be electrically connected to a control and regulation device of the heater for this purpose, for example.
  • the control and regulation device can be connected to a volume or mass flow (detected or determined based on the power or speed of the conveyor device).
  • the control unit can set a stepper motor position of the gas valve that corresponds to the mass flow of fuel gas to be added.
  • the proposed method provides a simple way of assigning a volume or mass flow flowing through a gas valve to the set stepper motor position.
  • step a an opening width and/or a volume or mass flow flowing through the gas valve can be recorded for different stepper motor positions that are set when performing step a).
  • the opening width (also referred to as the opening position) can indicate the flow cross-section of the gas valve available for the gas flow through the gas valve and thus enable a conclusion to be drawn about a volume or mass flow flowing through the gas valve.
  • the volume or mass flow flowing through the gas valve can be specified for a defined pressure of the gas supply connected to the gas valve in order to enable the recorded values to be compared.
  • step a) stepper motor positions can be set on the gas valve and the resulting opening width and/or the resulting volume or mass flow flowing through the gas valve can be recorded or measured. Step a) can be carried out in particular prior to installation of the gas valve in a heating appliance.
  • an opening width and/or a volume flow through the gas valve can be detected for different stepper motor positions to be set.
  • step a) can be carried out for all stepper motor positions that are relevant for the operation of the gas valve or the heater. Relevant stepper motor positions are characterized in that they are set during regular operation of the heater.
  • step a) can also be carried out for the entire range of opening width that can be adjusted on the gas valve and thus for all possible or the entire available range of all stepper motor positions.
  • step a) can be set as a set of discrete values or as a (ramp) function.
  • step a) can be carried out by continuously running through the entire range of stepper motor positions to be set once.
  • step b) the opening widths and/or volume flows recorded in step a) can be compared with corresponding opening widths or volume flows of a nominal gas valve for the different stepper motor positions M Pos_akt and a transfer function can be determined from a stepper motor position M Pos_Nom of the nominal gas valve to a stepper motor position M Pos_akt of the gas valve.
  • the nominal gas valve can be understood as a tolerance-free, ideal gas valve.
  • An assignment of a stepper motor position M Pos_Nom of the nominal gas valve to a volume flow is often stored in the combustion control of a heater.
  • a transfer function determined in step b) from an opening position M Pos_Nom of a nominal gas valve to an opening position of the gas valve to be installed or installed in the heater enables the determination of the stepper motor position of the gas valve to be installed, knowing the stepper motor position of the nominal gas valve and the transfer function.
  • the stepper motor position determined in this way is advantageously linked to a corresponding volume flow of fuel gas by a method proposed here. It is noted that the volume flow of fuel gas also depends on the pressure in a supply line of the fuel gas to the gas valve.
  • the transfer function determined in step b) can be stored in a memory of the gas valve.
  • the process can be carried out after the gas valve has been manufactured and the gas valve can be installed without any further preparations when assembling the heater.
  • a control and regulating device of the heater can read the transfer function from the gas valve's memory in order to operate it and use it to operate the gas valve.
  • volume flow and mass flow used here are understood as synonyms.
  • a volume flow can therefore easily be converted into a mass flow and vice versa, given knowledge of the density of the flowing medium. If necessary, a conversion can also be carried out approximately using a factor.
  • a method for operating a heater is also proposed, wherein a transfer function has been determined according to a method proposed here and a stepper motor position to be controlled of the gas valve to be installed in the heater is determined on the basis of a stepper motor position of the nominal gas valve specified for the operating point to be controlled and the transfer function.
  • the method can be carried out in particular on a control unit of the heater.
  • the transfer function can be stored in a memory of the control unit or the gas valve.
  • a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here.
  • a method proposed here for operating the heater can be carried out on a heater proposed here, in particular its regulating and control device.
  • a computer can record or measure an opening width of the gas valve or a volume flow through the gas valve for various or all stepper motor positions and determine the transfer function.
  • the computer program may include instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out a method proposed here.
  • a computer-readable storage medium is also proposed on which a computer program proposed here is stored.
  • a method for characterizing a gas valve, a method for operating a heating device, a heating device and a computer program are therefore specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method for characterizing a gas valve, the method for operating a heating device and the heating device contribute to enabling a very precise control of a gas valve and thus enabling a precise setting of the combustion air ratio of a heating device.
  • the invention can reduce the effort involved in assembling a heating device or installing a gas valve.
  • the invention can also be used excellently in the context of replacing a defective gas valve and simplifying this process.
  • the invention can be implemented with no or only very minor structural changes to a heating device.
  • Fig. 1 shows, by way of example and schematically, a heating device 1 proposed here.
  • This can suck in combustion air through a conveyor device 2 via a combustion air supply 4 and, via a gas valve 5, add a gas from a gas supply 13, for example natural gas or hydrogen, to the mass flow of combustion air sucked in through the combustion air supply 4.
  • the combustion mixture 14 of fuel and combustion air can now be fed via a mixture channel 11 to a burner 3 arranged in a combustion chamber 8.
  • the combustion products can be fed from the combustion chamber 8 via an exhaust pipe 9 to an exhaust system 10.
  • the burner 3 is attached to a burner door 6, in which a flame monitor 12 can also be arranged, for example a UV sensor.
  • the UV sensor can be arranged outside the combustion chamber 8, protected from the high temperatures near the burner 3.
  • the heating device 1 can also have a regulating and control device 7.
  • Fig. 2 shows an example and schematically a relationship that can be determined in step a) of the method presented here for characterizing a gas valve 5 (to be installed).
  • the diagram shows the volume flow V, for example given in liters per hour, and the corresponding stepper motor position M Pos of the gas valve 5 to be installed once as a curve 16 for a nominal gas valve and as a curve 15 for the gas valve 5 to be installed.
  • a first stepper motor position M Pos_Nom 18 for the nominal gas valve and a second stepper motor position M Pos_akt 18 for the gas valve 5 to be installed can result, which differ from one another due to manufacturing or component tolerances.
  • Fig. 3 shows an example and schematically a transfer function 17, which can result from the curve 15 for the nominal gas valve and the curve 16 for the gas valve 5 to be installed.
  • the transfer function 17 enables an assignment of a Stepper motor position M Pos_Nom 18 of the nominal gas valve, which can be specified for an operating point to be approached, to a stepper motor position M Pos_akt 19 of the gas valve 5 to be installed.
  • first primarily serve (only) to distinguish between several similar objects, sizes or processes, and in particular do not necessarily specify a dependency and/or sequence of these objects, sizes or processes. If a dependency and/or sequence is required, this is explicitly stated here or it is obvious to the person skilled in the art when studying the specifically described design. If a component can occur multiple times (“at least one"), the description of one of these components can apply equally to all or part of the majority of these components, but this is not mandatory.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Charakterisieren eines, mit einem Schrittmotor ansteuerbaren, Gasventils (5) eines Heizgerätes (1), das zumindest die folgenden Schritte umfasst:
a) Erfassen einer Öffnungsweite und/ oder eines das Gasventil (5) durchströmenden Volumenstromes für jeweils unterschiedliche Schrittmotorpositionen MPos_akt (19),
b) Vergleichen der in Schritt a) erfassten Öffnungsweiten und/ oder Volumenströme mit entsprechenden Öffnungsweiten oder Volumenströmen eines nominellen Gasventils für die unterschiedlichen Schrittmotorpositionen MPos_akt (19) und Bestimmen einer Übertragungsfunktion (17) von einer Schrittmotorposition MPos_Nom (18) des nominellen Gasventils zu einer Schrittmotorposition MPos_akt (19) des Gasventils (5). Zudem wird ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1) mit einem nach dem vorgeschlagenen Verfahren charakterisierten Gasventil (5) und ein Heizgerät (1) vorgeschlagen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Charakterisieren eines Gasventils, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Heizgerät und ein Computerprogramm.
  • Insbesondere bei Heizgeräten mit einem elektronischen Gas-Luft-Verbund kommen Gasventile zum Einsatz, deren Öffnungsweite mittels eines Schrittmotors einstellbar ist. Beispielsweise aufgrund von Bauteiltoleranzen weichen sich einstellende Volumenströme derartiger Gasventile bei gleicher Schrittmotorposition voneinander ab. Daher wird nach dem Stand der Technik im Vorfeld der Installation im Heizgerät ein Offset-Wert im Bereich des Zündvolumenstromes eingestellt. So kann eine sichere Inbetriebnahme des Heizgerätes gewährleistet werden.
  • Es liegt dem Heizgerät bzw. einer Verbrennungsregelung jedoch keine Information über den tatsächlichen Massestrom Brenngas vor, der bei einer definierten Schrittmotorposition das Gasventil durchströmen kann. Hier können insbesondere bei vom Zündvolumenstrom abweichenden Schrittmotorpositionen, deutliche Unterschiede zwischen dem tatsächlich strömenden Massestrom Brenngas und dem von der Verbrennungsregelung angenommenen Massestrom Brenngas auftreten.
  • Die EP 2 489 935 A2 schlägt eine Steuerung eines mit einem Schrittmotor betätigten Gasventils vor, bei dem eine Steuerung ein Verbrennungssignal erfasst und die Steuerung eine Schrittmotorposition entsprechend dem Verbrennungssignal einstellt und eine Abweichung zu der vorgesehenen Schrittmotorposition feststellt. Nachteilig kann das Verbrennungssignal auch fehlerhaft sein oder einem Sensordrift unterliegen, und in Folge ein fehlerhafter Gasstrom zugesetzt werden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lindern und insbesondere, ein Verfahren zum Charakterisieren eines Gasventils eines Heizgerätes, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes und ein Heizgerät vorzuschlagen, die ein präzises Steuern des das Gasventil durchströmenden Massestromes Brennstoff ermöglicht. Die Erfindung soll zudem einfach umzusetzen und zumindest teilweise an bestehenden Anlagen nachrüstbar sein.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zum Charakterisieren eines, mit einem Schrittmotor ansteuerbaren, Gasventils eines Heizgerätes bei. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte:
    1. a) Erfassen jeweils einer Öffnungsweite und/ oder eines das Gasventil durchströmenden Volumenstromes für unterschiedliche, einzustellende, Schrittmotorpositionen, und
    2. b) Vergleichen der in Schritt a) erfassten Öffnungsweiten und/ oder Volumenströme mit entsprechenden Öffnungsweiten oder Volumenströmen eines nominellen Gasventils für die unterschiedlichen Schrittmotorpositionen MPos_akt und Bestimmen einer Übertragungsfunktion von einer Schrittmotorposition MPos_Nom des nominellen Gasventils zu einer Schrittmotorposition MPos_akt des Gasventils.
  • Bei einem regulären Verfahrensablauf können die Schritte a) und b) mindestens einmal in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere kann das Verfahren im Vorfeld einer Installation bzw. Montage des Gasventils in ein Heizgerät durchgeführt werden.
  • Bei dem Heizgerät kann es sich um ein Gasheizgerät handeln. Dieses kann eine, als Gebläse ausgebildete Fördereinrichtung umfassen, die einen Massestrom (oder Volumenstrom) Verbrennungsluft bzw. ein Verbrennungsgemisch aus Brennstoff (Brenngas) und Verbrennungsluft fördern kann. Die Verbrennungsluft kann dabei über eine Zuführung Verbrennungsluft angesaugt werden. Ein Gasventil ist dazu eingerichtet dem angesaugten Massestrom Verbrennungsluft einen, einem vorgegebenen Verbrennungsluftverhältnis entsprechenden Massestrom (oder Volumenstrom) Brenngas zuzusetzen. Anschließend kann das gebildete Verbrennungsgemisch über einen Gemischkanal einem Brenner des Heizgerätes zugeführt und dort verbrannt werden. Das Heizgerät kann hierfür einen pneumatischen oder insbesondere einen elektronischen Gas-Luftverbund bilden.
  • Das Gasventil kann den es durchströmenden Volumen- oder Massestrom Brenngas durch seine Öffnungsweite steuern, wobei die Öffnungsweite durch einen elektrisch angesteuerten Schrittmotor eingestellt werden kann. Der Schrittmotor kann hierfür beispielsweise mit einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes elektrisch verbunden sein. Zur Verbrennungsregelung kann das Regel- und Steuergerät einem (erfassten oder anhand der Leistung oder Drehzahl der Fördereinrichtung bestimmten) Volumen- oder Massestrom Verbrennungsluft einen, durch das einzustellende Verbrennungsluftverhältnis vorgegebenen, Volumen- oder Massestrom Brenngas zusetzen. Hierzu kann das Regel- und Steuergerät eine Schrittmotorposition des Gasventils einstellen, die dem zuzusetzenden Massestrom Brenngas entspricht.
  • Das vorgeschlagene Verfahren eröffnet eine einfache Möglichkeit zur Zuordnung eines, ein Gasventil durchströmenden Volumen- oder Massestromes, zu der eingestellten Schrittmotorposition. So kann gemäß Schritt a) ein Erfassen einer Öffnungsweite und/ oder eines das Gasventil durchströmenden Volumen- oder Massestromes für unterschiedliche, im Rahmen der Durchführung des Schrittes a) einzustellenden Schrittmotorpositionen erfolgen. Die Öffnungsweite (auch als Öffnungsposition bezeichnet) kann hierbei den, für die Gasströmung durch das Gasventil zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt des Gasventils bezeichnen und damit einen Rückschluss auf einen das Gasventil durchströmenden Volumen- oder Massestrom ermöglichen. Der das Gasventil durchströmende Volumen- oder Massestrom kann dabei für einen definierten Druck der am Gasventil angeschlossenen Gaszuführung angegeben werden, um eine Vergleichbarkeit der erfassten Werte zu ermöglichen. Mit einfachen Worten können in Schritt a) somit Schrittmotorpositionen am Gasventil eingestellt werden und die resultierende Öffnungsweite und/ oder der resultierende, das Gasventil durchströmende, Volumen- oder Massestrom erfasst bzw. gemessen werden. Die Durchführung des Schrittes a) kann insbesondere im Vorfeld einer Installation des Gasventils in einem Heizgerät erfolgen.
  • Gemäß einem Schritt a) kann ein Erfassen jeweils einer Öffnungsweite und/ oder eines, das Gasventil durchströmenden Volumenstromes, für unterschiedliche, einzustellende, Schrittmotorpositionen erfolgen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann der Schritt a) für alle Schrittmotorpositionen durchgeführt werden, die für den Betrieb des Gasventils bzw. des Heizgerätes relevant sind. Relevante Schrittmotorpositionen sind dabei dadurch gekennzeichnet, dass diese bei einem regulären Betrieb des Heizgerätes eingestellt werden.
  • Alternativ kann der Schritt a) auch für den gesamten, am Gasventil einstellbaren, Bereich der Öffnungsweite und somit für alle möglichen bzw. den gesamten verfügbaren Bereich aller Schrittmotorpositionen durchgeführt werden.
  • Hierbei können die im Rahmen von Schritt a) einzustellenden Schrittmotorpositionen als Menge diskreter Werte oder als (Rampen)Funktion eingestellt werden. Insbesondere kann eine Durchführung des Schrittes a) erfolgen, indem der gesamte einzustellende Bereich von Schrittmotorpositionen einmal kontinuierlich durchlaufen/ durchfahren wird.
  • Gemäß Schritt b) kann ein Vergleichen der in Schritt a) erfassten Öffnungsweiten und/ oder Volumenströme mit entsprechenden Öffnungsweiten oder Volumenströmen eines nominellen Gasventils für die unterschiedlichen Schrittmotorpositionen MPos_akt und ein Bestimmen einer Übertragungsfunktion von einer Schrittmotorposition MPos_Nom des nominellen Gasventils zu einer Schrittmotorposition MPos_akt des Gasventils erfolgen.
  • Das nominelle Gasventil kann hierbei als ein toleranzfreies, ideales Gasventil verstanden werden. Eine Zuordnung einer Schrittmotorposition MPos_Nom des nominellen Gasventils zu einem Volumenstrom ist häufig in der Verbrennungsregelung eines Heizgerätes hinterlegt. Eine im Rahmen von Schritt b) ermittelte Übertagungsfunktion von einer Öffnungsposition MPos_Nom eines nominellen Gasventils zu einer Öffnungsposition des zu installierenden bzw. installierten Gasventil des Heizgerätes ermöglicht ein Bestimmen der einzustellenden Schrittmotorposition des zu installierenden Gasventils in Kenntnis der Schrittmotorposition des nominellen Gasventils und der Übertragungsfunktion. Vorteilhaft ist die so ermittelte Schrittmotorposition durch ein hier vorgeschlagenes Verfahren mit einem entsprechenden Volumenstrom Brenngas verknüpft. Es wird angemerkt, dass der Volumenstrom Brenngas zusätzlich von dem Druck in einer Zuführleitung des Brenngases zum Gasventil abhängt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung kann die in Schritt b) ermittelte Übertragungsfunktion auf einem Speicher des Gasventils hinterlegt werden. So kann eine Verfahrensdurchführung beispielsweise im Anschluss an die Herstellung des Gasventils erfolgen und das Gasventil ohne weitere Vorbereitungen bei der Montage des Heizgerätes installiert werden. Ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes kann zu dessen Betreiben die Übertragungsfunktion vom Speicher des Gasventils auslesen und zum Betreiben des Gasventils nutzen.
  • In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass die hier verwendeten Begriffe Volumenstrom und Massestrom als Synonyme verstanden werden. So kann ein Volumenstrom, in Kenntnis der Dichte des strömenden Mediums, problemlos in einen Massestrom umgerechnet werden und umgekehrt. Gegebenenfalls kann auch eine Umrechnung auch näherungsweise mittels eines Faktors erfolgen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes vorgeschlagen, wobei eine Übertragungsfunktion gemäß einem hier vorgeschlagenen Verfahren ermittelt wurde und eine anzusteuernde Schrittmotorposition des zu installierenden Gasventils des Heizgerätes anhand einer für den anzusteuernden Betriebspunkt vorgegebenen Schrittmotorposition des nominellen Gasventils und der Übertragungsfunktion bestimmt wird.
  • Das Verfahren kann insbesondere auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes durchgeführt werden. Hierfür kann die Übertragungsfunktion auf einem Speicher des Regel- und Steuergerätes oder des Gasventils hinterlegt sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. So kann ein hier vorgeschlagenes Verfahren zum Betreiben des Heizgerätes auf einem hier vorgeschlagenen Heizgerät, insbesondere dessen Regel- und Steuergerät) durchgeführt werden. Es ist auch möglich mittels eines Computerprogrammes ein hier vorgeschlagenes Verfahren zum Charakterisieren eines Gasventils durchzuführen. Hierzu kann ein Computer für verschiedene oder alle Schrittmotorpositionen eine Öffnungsweite des Gasventils oder einen das Gasventil durchströmenden Volumenstrom erfassen oder messen und die Übertragungsfunktion ermitteln.
  • Das Computerprogramm (-produkt), kann Befehle umfassen, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, diesen veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem ein hier vorgeschlagenes Computerprogramm gespeichert ist.
  • Die im Zusammenhang mit den Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Heizgerät, dem Computerprogramm und/ oder dem computerlesbaren Speicherträger auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Hier werden somit ein Verfahren zum Charakterisieren eines Gasventils, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Heizgerät und ein Computerprogramm angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zum Charakterisieren eines Gasventils, das Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes und das Heizgerät dazu bei, ein sehr präzises Ansteuern eines Gasventils zu ermöglichen und somit eine präzise Einstellung des Verbrennungsluftverhältnisses eines Heizgerätes zu ermöglichen. Zudem kann die Erfindung den Aufwand bei der Montage eines Heizgerätes bzw. der Installation eines Gasventils mindern. Insofern kann die Erfindung auch hervorragend im Rahmen eines Austausches eines defekten Gasventils eingesetzt werden und diesen vereinfachen.
  • Zudem kann die Erfindung ohne bzw. mit nur sehr geringen baulichen Veränderungen an einem Heizgerät umgesetzt werden.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und
    Fig. 2 und 3:
    Parameterverläufe, die sich bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens einstellen können.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann über eine Zuführung Verbrennungsluft 4 Verbrennungsluft durch eine Fördereinrichtung 2 ansaugen und über ein Gasventil 5 ein Gas aus einer Gaszuführung 13, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, dem durch die Zuführung Verbrennungsluft 4 angesaugten Massestrom Verbrennungsluft zusetzen. Das Verbrennungsgemisch 14 aus Brennstoff und Verbrennungsluft kann nunmehr über einen Gemischkanal 11 einem in einer Brennkammer 8 angeordneten Brenner 3 zugeführt werden. Die Verbrennungsprodukte können aus der Brennkammer 8 über ein Abgasrohr 9 einer Abgasanlage 10 zugeführt werden. Der Brenner 3 ist an einer Brennertür 6 befestigt, in der auch eine Flammenüberwachung 12 angeordnet sein kann, beispielsweise ein UV-Sensor. Der UV-Sensor kann, vor den hohen Temperaturen in nahe des Brenners 3 geschützt, außerhalb der Brennkammer 8 angeordnet sein. Das Heizgerät 1 kann zudem ein Regel- und Steuergerät 7 aufweisen.
  • Fig. 2 zeigt beispielhaft und schematisch einen Zusammenhang der im Rahmen des Schrittes a) des hier vorgestellten Verfahrens zum Charakterisieren eines (zu installierenden) Gasventils 5 ermittelt werden kann. Das Diagramm stellt den Volumenstrom V, beispielsweise gegeben in Liter pro Stunde, und die entsprechende Schrittmotorposition MPos des zu installierenden Gasventils 5 einmal als Verlauf 16 für ein nominelles Gasventil und als Verlauf 15 für das zu installierende Gasventil 5. So können sich für einen konkreten Volumenstrom 20 eine erste Schrittmotorposition MPos_Nom 18 für das nominelle Gasventil und eine zweite Schrittmotorposition MPos_akt 18 für das zu installierende Gasventil 5 ergeben, die durch Fertigungs- oder Bauteiltoleranzen bedingt voneinander abweichen.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch eine Übertragungsfunktion 17, die sich aus dem Verlauf 15 für das nominelle Gasventil und dem Verlauf 16 das zu installierende Gasventil 5 ergeben kann. Die Übertragungsfunktion 17 ermöglicht eine Zuordnung einer Schrittmotorposition MPos_Nom 18 des nominellen Gasventils, die für einen anzufahrenden Betriebspunkt vorgegeben sein kann, zu einer Schrittmotorposition MPos_akt 19 des zu installierenden Gasventils 5. Mit anderen Worten wird eine Zuordnung zu einer, einem vorgegebenen bzw. einzustellenden Verbrennungsluftverhältnis entsprechenden, Schrittmotorposition MPos_Nom 18 des nominellen Gasventils zu einer Schrittmotorposition MPos_akt 19 des zu installierenden Gasventils 5 und damit eine exakte Einstellung des Verbrennungsluftverhältnis ermöglicht.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Fördereinrichtung
    3
    Brenner
    4
    Zuführung Verbrennungsluft
    5
    Gasventil
    6
    Brennertür
    7
    Regel- und Steuergerät
    8
    Brennkammer
    9
    Abgaskanal
    10
    Abgasanlage
    11
    Gemischkanal
    12
    Flammenüberwachung
    13
    Gaszuführung
    14
    Verbrennungsgemisch
    15
    Verlauf zu installierendes Gasventil
    16
    Verlauf nominelles Gasventil
    17
    Übertragungsfunktion
    18
    Schrittmotorposition nominelles Gasventil
    19
    Schrittmotorposition zu installierendes Gasventil

Claims (8)

  1. Verfahren zum Charakterisieren eines, mit einem Schrittmotor ansteuerbaren, Gasventils (5) eines Heizgerätes (1), umfassend zumindest die folgenden Schritte:
    a) Erfassen einer Öffnungsweite und/ oder eines das Gasventil (5) durchströmenden Volumenstromes für jeweils unterschiedliche Schrittmotorpositionen MPos_akt (19),
    b) Vergleichen der in Schritt a) erfassten Öffnungsweiten und/ oder Volumenströme mit entsprechenden Öffnungsweiten oder Volumenströmen eines nominellen Gasventils für die unterschiedlichen Schrittmotorpositionen MPos_akt (19) und Bestimmen einer Übertragungsfunktion (17) von einer Schrittmotorposition MPos_Nom (18) des nominellen Gasventils zu einer Schrittmotorposition MPos_akt (19) des Gasventils (5).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt a) Öffnungspositionen und/ oder Volumenströme für alle Schrittmotorpositionen MPos_akt (19), die für den Betrieb des Heizgerätes (1) relevant sind, erfasst werden.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die in Schritt b) bestimmte Übertragungsfunktion (17) für einen vorgegebenen Volumenstrom eine Schrittmotorposition MPos_Nom (18) des nominellen Gasventils einer Schrittmotorposition MPos_akt (19) des Gasventils (5) zuordnet.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schritte a) und b) vor der Installation des Gasventils (5) in das Heizgerät (1) durchgeführt werden.
  5. Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1), wobei eine Übertragungsfunktion (17) gemäß einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche ermittelt wurde und eine anzusteuernde Öffnungsweite oder ein einzustellender Volumenstrom Brenngas des Gasventils (5) des Heizgerätes (1) anhand einer für den anzusteuernden Betriebspunkt vorgegebenen Schrittmotorposition MPos_Nom (18) des nominellen Gasventils und der Übertragungsfunktion (17) bestimmt wird.
  6. Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes (1) nach Anspruch 5, wobei die Übertragungsfunktion (17) auf einem Regel- und Steuergerät (7) des Heizgerätes (1) gespeichert ist.
  7. Heizgerät (1) umfassend ein, mit einem Schrittmotor ansteuerbares, Gasventil (5), ein Regel- und Steuergerät (7) und Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 5 oder 6.
  8. Computerprogramm umfassend Befehle, die ein Heizgerät (1) nach Anspruch 7 dazu veranlassen, ein Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 auszuführen.
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