NL8800896A - Branderstuurinrichting. - Google Patents

Description

* ƒ t N.0. 35092 1

Branderstuuri nri chti ng.

De uitvinding heeft betrekking op een branderstuurinrichting met een stuurschakeling voor het besturen van de hoeveelheid lucht en de hoeveelheid brandstofgas die aan een brander worden toegevoerd, en heeft in het bijzonder betrekking op een verbeterde 5 branderstuurinrichting waarmee op het tijdstip van ontsteking een gewenste 1ucht/brandstofgas-verhouding wordt gerealiseerd.

In een uit de stand der techniek bekende branderstuurinrichting die voorzien is van een poreuze branderplaat waaraan een gasmengsel van lucht en brandstofgas wordt toegevoerd teneinde een vlam daarop te vor-10 men, is de stuurschakeling voorzien van een thermokoppel aangebracht in de verbrandingskamer, teneinde de temperatuur daarin te detecteren en is voorzien van een proportionele brandstofgas-doorlaatklep. De thermokoppel detecteert een temperatuur in de verbrandingskamer teneinde de hoeveelheid lucht, die door een ventilator moet worden toegevoerd, te 15 bepalen. De klep bestuurt de hoeveelheid brandstofgas in overeenstemming met de hoeveelheid door de ventilator toegevoerde lucht teneinde een vooraf bepaalde waarde van de 1ucht/brandstofgas-verhouding te handhaven.

De branderplaat en het gasmengsel zijn echter onderworpen aan fy-20 sische toestandsveranderingen die afhankelijk zijn van de omgevingstemperatuur, en wel zodanig dat de doorstroomweerstand van de perforatie-gaten in de branderplaat toeneemt bij hogere omgevingstemperatuur.

Het gevolg daarvan is dat de hoeveelheid gasmengsel die door de openingen in de branderplaat kan stromen, verandert ook als een vaste 25 spanning aan de ventilator wordt aangeboden en het toerental van de ventilator daarmee ongewijzigd blijft.

De stuurschakeling is anderzijds zodanig uitgevoerd dat een bepaalde waarde van de 1ucht/brandstofgas-verhouding wordt verkregen indien in de verbrandingskamer een voldoend hoge temperatuur is bereikt.

30 Het is derhalve moeilijk om gedurende een bepaalde periode direct na de ontsteking van het gasmengsel een bepaalde waarde van de lucht/brand-stofgas-verhouding te verkrijgen omdat de temperatuur van de verbrandingskamer laag blijft. Direct na de ontsteking van het gasmengsel zal de hoeveelheid lucht in het gasmengsel dat door de reeks openingen in 35 de branderplaat stroomt ten opzichte van de hoeveelheid brandstofgas vergroot zijn. De 1ucht/brandstofgas-verhouding in het resulterende gasmengsel is derhalve te mager, zodat het vaak voorkomt dat het mengsel niet wordt ontstoken.

. 8 8 0 0 8 έ 6 2 *

De onderhavige uitvinding heeft nu ten doel een stuurschakeling voor een branderstuurinrichting te verschaffen waarmee het gasmengsel met zekerheid en zonder mankeren kan worden ontstoken.

In overeenstemming met deze doelstelling verschaft de uitvinding 5 een branderstuurinrichting, omvattende: een brandereenheid voorzien van een poreuze plaat aangebracht in een behuizing waarin lucht en een brandstofgas resp. worden ingevoerd via een ventilator en een proportionele klep welke brander bestemd is om een mengsel van de lucht en het brandstofgas te verbranden; toeren-10 taldetectiemiddelen aangebracht voor het deteceteren van de hoeveelheid lucht die door de ventilator wordt geleverd, temperatuurdetectiemidde-len voor het detecteren van de temperatuur van de brander, een stuurschakel ing voor het besturen vand e proportionele klep op zodanige wijze dat een geschikte lucht/brandstofgas-verhouding wordt bereikt op ba-15 sis van een signaal van de toerentaldetectiemiddelen en een signaal van de temperatuurdetectiemiddelen, met het kenmerk, dat de stuurschakeling zodanig is uitgevoerd dat de proportionele klep aanvankelijk wordt ingesteld op een doorstroom-opening die groter is dan de opening gedurende een periode met normale 20 continue verbranding, welke grotere opening gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur wordt gehandhaafd gedurende welke tijdsduur de temperatuur van de brander een vooraf bepaald niveau bereikt na het ontsteken van het gasmengsel.

De stuurschakeling handhaaft een initiële doorstroomopening in de 25 proportionele klep die gedurende een bepaalde tijdsperiode groter is dan de doorstroomopening in de situatie met normale continue verbranding en wel totdat de temperatuur van de brander na het ontsteken van het gasmengsel een vooraf bepaalde waarde heeft bereikt.

De hoeveelheid lucht die door de branderplaat stroomt is iets gro-30 ter dan de feitelijk door de toerentaldetectiemiddelen gedetecteerde hoeveelheid zodat samen met de vergrote hoeveelheid brandstofgas een bepaalde waarde van de lucht/brandstofgas-verhouding wordt verzekerd waarmee gedurende de ontstekingsperiode met zekerheid een ontsteking van het gasmengsel wordt bereikt.

35 Figuur 1 toont een schematisch doorsneden aanzicht van een gas ge stookte waterverhitti ngsi nrichti ng.

Figuur 2 toont een signaal stroomschema.

Figuur 3 toont in een diagram de relatie tussen het aantal omwentelingen (N) en de stroomsterkte (I).

40 Met verwijzing naar de tekeningen zal nu een uitvoeringsvorm van . 88 0 0 8 $ 6 3 de uitvinding, toegepast bij een met gas gestookte waterverhittingsin-richting, worden beschreven.

De waterverhittingsinrichting heeft een behuizing 10, een verbran-dingskamer 20, een geventileerde gasbrandereenheid 30, een brandstof-5 toevoerkanaal 40 en een stuurschakeling 50. De behuizing 10 heeft een temperatuurdetectiemiddel 11 en een ontstekingsschakelaar 12 (vermo-gensschakelaar) aan zijn buitenkant en bevat in zijn inwendige de ver-brandingskamer 20 en de gasbrandereenheid 30. Bovendien heeft de behuizing 10 in zijn onderste gedeelte een luchtinlaatopening 13. Binnen in 10 de verbrandingskamer 20 bevindt zich de verbrandingsruimte waarvan het bovenste uiteinde voorzien is van een afvoeropening die aansluit op een afvoerbuis 22.

Een warmtewisselaar 23 is aangebracht nabij het bovenste deel van de verbrand!ngskamer 20 door middel van las- of soldeerverbindingen. De 15 warmtewisselaar 23 bezit een reeks vinnen 24 om de warmte-uitwisseling te bevorderen zoals voor de deskundige bekend is. In de open onderzijde van de verbrand!ngskamer 20 is de gasbrandereenheid 30 geïnstalleerd.

In de verbrand!ngskamer 20 is een hittebestendig keramisch frame 25 geplaatst in de nabijheid van de gasbrandereenheid 30. In het onderste 20 gedeelte van de verbrandingskamer 20 is een ontstekingseenheid 26 en een bewakingseenheid 27 aangebracht welke laatste dient om de toestand van de ontstekingseenheid 26 te bevestigen.

Verder is een temperatuurdetectoreenheid 35 in de vorm van een thermokoppel aangebracht. De gasbrandereenheid heeft een mengkamer 31 25 voor het mengen van lucht en gas en een poreuze branderplaat 33, geplaatst op een flens 32 die gevormd is aan de bovenzijde van de mengkamer 31. De branderplaat 33 heeft een reeks openingen 34 van verschillende diameter om het geluid, dat wordt veroorzaakt door de openingen 34 tijdens de verbranding te reduceren. In het onderste deel van de 30 mengkamer 31 is een ventilator 36 geplaatst voorzien van een toerental-detector 37 voor het, aan de hand van het toerental detecteren van de hoeveelheid lucht die door de ventilator 36 wordt verplaatst. Het brandstoftoevoerkanaal 40 vormt een gasleiding 42 voor het inbrengen van gas vanaf een (niet getoonde) gasbron in een injectiebuis 41. De 35 gasleiding 42 heeft een magnetische klep 43 en een proportionele klep 44, aangebracht in de genoemde volgorde vanaf de gasbron. De magnetische klep 43 is bestemd voor het openen van de brandstoftoevoerleiding 40 indien de klep wordt bekrachtigd en van het sluiten van deze leiding wanneer ze niet wordt bekrachtigd. De proportionele klep 40 is bestemd 40 om de mate van opening van de brandstoftoevoerleiding 40 te regelen af- . 8 8 0 0 0s. δ 4 hankelijk van de mate waarin de klep wordt bekrachtigd.

De stuurschakeling 50 ontvangt een uitgangssignaal van de bewa-kingseenheid 27 voor het regelen van de bekrachtiging van de magnetische klep 43. Verder ontvangt de stuurschakeling 50 een uitgangssignaal 5 van de temperatuurdetectiemiddelen 11 voor het regelen van de ventilator 36 en voor het tegelijkertijd regelen van de proportionele klep 44 door het ontvangen van uitgangssignalen van de temperatuurdetectiemiddelen 11, de thermokoppel 35 en de toerentaldetectormiddelen 37 zodanig dat een vooraf bepaalde lucht-brandstof-verhouding wordt gehandhaafd.

10 In het bijzonder tijdens de eerste ontsteking is de proportionele klep 44 bestemd om een continue voedingsstroom te ontvangen waarvan de sterkte i(A) ligt boven het normale niveau van 1(A) bij normale verbranding, en wel gedurende een vooraf bepaalde tijdsperiode totdat de thermokoppel 35 een vooraf bepaalde temperatuur bereikt.

15 Tijdens bedrijf worden, afhankelijk van de instelling van de tem peratuurdetectiemiddelen 11 en van activatie van een (niet getoonde) waterstroomschakelaar, de ontstekingseenheid 26 en de stuurschakeling 50 bekrachtigd door middel van een ontstekingsschakelaar 12. Enerzijds wordt de ontstekingseenheid 26 geactiveerd, anderzijds levert de venti-20 lator 36 lucht aan de mengkamer 30 afhankelijk van de instelling van de temperatuurdetectiemiddelen 11, en de proportionele klep 44 wordt bekrachtigd gehouden door middel van een stroom waarvan de sterkte gedurende een zekere tijdsduur i(A) groter is dan het normale stroomsterk-teniveau 1(A) tijdens continue verbranding, totdat de thermokoppel 35 25 voldoende is verhit. Als de activatie van de ontstekingseenheid 26 wordt gedetecteerd door de bewakingsmiddelen 27, dan wordt de magnetische klep 43 bekrachtigd zodat er brandstofgas gaat stromen naar de mengkamer 30 door de proportionele klep 44, die het mogelijk maakt een gasvolume toe te voeren dat groter is dan het normale niveau. In deze 30 situatie is de branderplaat 33 niet voldoende heet om zijn gereduceerde stromingsweerstand te handhaven zodat de luchttoevoer naar de mengkamer 30 wordt vergroot. Als gevolg van deze vergrote toevoer van brandstof-gas en vergrote toevoer van lucht wordt een lucht/brandstofgas-verhou-ding nabij het gewenste niveau verkregen op het moment van ontsteking. 35 Het mengsel gas in de verbrandingskamer treedt binnen via de reeks ope-ningen 34 waarop vlammen worden gevormd door de al geactiveerde ontstekingseenheid 26. Omdat tijdens de ontstekingsperiode de lucht/brand-stofgas-verhouding zich nabij het gewenste niveau bevindt wordt het mengsel gas gemakkelijk en met grote zekerheid en zonder weigering ont-40 stoken.

.8800826 t · 5

Na de ontsteking wordt de thermokoppel 35 voldoende verhit zodanig dat de proportionele klep 44 vervolgens wordt bekrachtigd met een stroomsterkte 1(A) zodanig dat het gewenste niveau van de lucht/brand-stofgas-verhouding wordt gehandhaafd.

5 Figuur 3 toont de relatie tussen het toerental (N omw/min) van de ventilator 36 bij normale verbranding en de stroomsterkte (I) door de proportionele klep 44 door middel van de getrokken lijn (A). De hel-lingshoek van de getrokken lijn (A) vertegenwoordigt de lucht/brand-stofgas-verhouding ( ). In figuur 3 is een punt (a) aangegeven waar de 10 stroomsterkte (I) gelijk is aan (Ij) en waarbij het toerental (Νχ) van de ventilator 36 laag is. Figuur 3 toont verder een punt (b) waarbij de stroomsterkte (I) gelijk is aan (I2) en waarbij het toerental (N2) van de ventilator 36 hoger is. De stippellijn (B) in figuur 3 illustreert het verband tussen het toerental (N) en de stroomsterkte 15 (I) voor het geval dat de stroomsterkte met een waarde (i) is vergroot.

Het punt (c) op deze stippellijn behoort bij een toerental (Νχ) en een stroomsterkte (Ιχ + i), terwijl het punt (d) correspondeert het een toerental (N2) en een stroomsterkte (I2 + i)·

In het punt (e) op de streep-punt-1ijn (C) is de stroomsterkte I 20 gelijk aan I1χ en het toerental N is gelijk aan Νχ. De streep-punt-lijn (C) is getrokken op basis van de feitelijke 1ucht/brandstofgas-verhouding ( ') bij een toerental N gelijk aan N2. De stroomsterkte I1χ is kleiner dan I1 + i.

Als het toerental (N) van de ventilator 36 hoog is om een grotere 25 hoeveelheid verbrandingslucht aan te voeren tijdens de ontsteking dan zal de temperatuurverandering tussen het ontstekingstijdstip en het moment waarop de continue verbranding is bereikt vanwege deze hogere luchtdoorstroming niet direct optreden in de nabijheid van de brander-plaat 33. Als anderzijds het toerental N van de ventilator 36 wordt 30 verminderd om de hoeveelheid verbrandingslucht te verminderen dan zal tussen het ontstekingstijdstip en de periode van normale continue verbranding de temperatuur in de nabijheid van de branderplaat 33 toenemen omdat de luchtstroomhoeveelheid is verminderd zodat de branderplaat 33 door de vlam kan worden verwarmd. Het verschil in luchtstroomhoeveel-35 heid tussen het ontstekingstijdstip en de periode met normale continue verbranding is daardoor groter dan in het geval het toerental N van de ventilator 36 is vergroot.

Uit deze redenering blijkt dat het noodzakelijk is om een hogere stroom (I + i) toe te voeren aan de proportionele klep 44 niet alleen 40 op het moment dat het toerental hoog is (gelijk is aan N2), maar ook .8800896 « 6 nog op het moment dat al een laag toerental (N^) is gekozen en wel totdat een situatie met normale continue verbranding is bereikt met een vooraf bepaalde lucht/brandstofgas-verhouding. Daarmee wordt het mogelijk om het mengsel gas met zekerheid en zonder mankeren te ontsteken 5 ongeacht de instelling van de temperatuur bepalende middelen 11.

Er wordt op gewezen dat een tijdklok kan worden toegevoegd voor het afmeten van een tijdsperiode totdat de temperatuur van de brander een vooraf bepaalde waarde bereikt na het ontsteken van een mengsel-gas.

, 8 8 C C l! i . ei

Claims (2)

1. Branderstuurinrichting, omvattende: een brandereenheid voorzien van een poreuze plaat aangebracht in een behuizing waarin lucht en een brandstofgas resp. worden ingevoerd 5 via een ventilator en een proportionele klep welke brander bestemd is om een mengsel van de lucht en het brandstofgas te verbranden; toerentaldetectiemiddelen aangebracht voor het deteceteren van de hoeveelheid lucht die door de ventilator wordt geleverd, temperatuurdetectiemiddelen voor het detecteren van de temperatuur 10 van de brander, een stuurschakeling voor het besturen van de proportionele klep op zodanige wijze dat een geschikte 1ucht/brandstofgas-verhouding wordt bereikt op basis van een signaal van de toerentaldetectiemiddelen en een signaal van de temperatuurdetectiemiddelen, 15 met het kenmerk, dat de stuurschakeling zodanig is uitgevoerd dat de proportionele klep aanvankelijk wordt ingesteld op een doorstroom-opening die groter is dan de opening gedurende een periode met normale continue verbranding, welke grotere opening gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur wordt gehandhaafd gedurende welke tijdsduur de tempe-20 ratuur van de brander een vooraf bepaald niveau bereikt na het ontsteken van het gasmengsel.

2. Branderstuurinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een tijdklok aanwezig is voor het afmeten van de genoemde tijdsperiode totdat de brander na ontsteking van het gasmengsel de genoemde 25 vooraf bepaalde temperatuur bereikt. ******** .8800886