NL9200825A

NL9200825A - Fan controller

Info

Publication number: NL9200825A
Application number: NL9200825A
Authority: NL
Original assignee: Fasto Nefit Bv
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1992-05-08
Publication date: 1993-12-01

Abstract

Fan (blower) comprising a fluid flow generation means and a drive motor, in particular to effect a predetermined fluid flow in a combustion apparatus in which a mixture of the combustion air and a fuel can be combusted. The fan forms a unit with a digital control/processing unit for setting the fan drive motor speed to a particular value on the basis of one or more environment identification signals fed to respective inlets of the control/processing unit. The environment identification signals form a yardstick for properties of a system of which the fan may be part, or for parameters of a process in which the fluid flow generated by the fan will matter. The control/processing unit has a memory including data regarding the relationship between a value of an environment identification signal and a setpoint of a fan drive motor speed.

Description

Korte aanduiding: Ventilatorbesturing.Short designation: Fan control.

De uitvinding heeft betrekking op een ventilator omvattende een fluïdumstromingsopwekkingsmiddel en een aandrijfmotor, in het bijzonder voor het tot stand brengen van een vooraf bepaalde fluïdumstroming in een verbrandingstoestel waarin een mengsel van de verbrandingslucht en een brandstof kan worden verbrand.The invention relates to a fan comprising a fluid flow generating means and a driving motor, in particular for establishing a predetermined fluid flow in a combustion appliance in which a mixture of the combustion air and a fuel can be burned.

Op het gebied van de verwarmingstoestellen is bekend de hoeveelheid per tijdseenheid aan een brander toegevoerde verbrandingslucht te variëren al naar gelang de capaciteit van de brander, de temperatuur van de verbrandingslucht, etc. Hiertoe is het verwarmingstoestel volgens de stand van de techniek uitgevoerd met een centrale ketelbesturing welke op basis van daaraan toegevoerde signalen een spanning afgeeft die een maat vormt voor het gewenste toerental van een elektrische ventila-toraandrij fmotor.It is known in the field of heating appliances to vary the amount of combustion air supplied to a burner per unit of time, depending on the capacity of the burner, the temperature of the combustion air, etc. For this purpose the heating appliance according to the prior art is equipped with a central boiler control which, on the basis of signals supplied thereto, supplies a voltage which is a measure of the desired speed of an electric fan drive motor.

Een hierbij optredend probleem is in de eerste plaats, dat voor een zelfde type ventilator verschillende exemplaren aanzienlijk verschillende eigenschappen hebben als gevolg van toleranties op de mechanische en elektrische componenten waaruit de ventilator is opgebouwd. In het bijzonder kunnen tussen verschillende exemplaren van een bepaald type ventilator de variaties in lagerwrijving en de verschillen in motoropbouw zodanig zijn, dat bij een gelijke voedingsspanning meer dan 10% spreiding op de druk optreedt, hetgeen een evenredig onderling verschil in debiet tot gevolg heeft door onderling verschillende motortoerentallen. Hiervan zijn vele nadelige afwijkingen van het gewenste verbrandingsproces in de brander het gevolg, waarvan een gedeelte door ijking en afregeling teniet gedaan kan worden, maar het resterende gedeelte onbeïnvloedbaar blijft.A problem that arises in the first place is that for the same type of fan, different units have considerably different properties due to tolerances on the mechanical and electrical components that make up the fan. In particular, between different instances of a particular type of fan, the variations in bearing friction and the differences in motor construction can be such that with an equal supply voltage, more than 10% of the pressure is spread, which results in a proportional difference in flow rate due to different engine speeds. This results in many disadvantageous deviations from the desired combustion process in the burner, part of which can be nullified by calibration and adjustment, but the remaining part remains unaffected.

Dit probleem is nog ernstiger bij lage ventilatortoerental-len welke optreden in modulerende ketels. Bij lage toerentallen is slechts weinig energie nodig voor de luchtverplaatsing door de ventilator; het grootste gedeelte van de toegevoerde energie is in deze bedrijfstoestand benodigd om verliezen in de ventilator, zoals lagerwrijving, te overwinnen. De invloed van de toleranties op deze verliezen is dan dominant op het ventilator- toerental, waardoor de ventilator meestal ofwel te hard draait ofwel zelfs stilstaat.This problem is even more serious at low fan speeds that occur in modulating boilers. At low speeds, only little energy is required for the air movement through the fan; most of the supplied energy is required in this operating state to overcome fan losses such as bearing friction. The influence of the tolerances on these losses is then dominant on the fan speed, as a result of which the fan usually either turns too fast or even stops.

Met de voortdurend strenger wordende regelgeving op het gebied van toelaatbare emissies van verbrandingstoestellen zijn dergelijke afwijkingen ontoelaatbaar, en dient het toerental van de ventilator zeer nauwkeurig in de hand te kunnen worden gehouden.With ever stricter regulations on allowable emissions from combustion appliances, such anomalies are unacceptable and it must be possible to control the fan speed very precisely.

Het verbeteren van produktiemethoden voor ventilatoren ter verkleining van de toleranties van de componenten heeft het praktische bezwaar dat de prijs van de ventilatoren onaanvaardbaar hoog wordt.Improving production methods for fans to reduce the tolerances of the components has the practical disadvantage that the price of the fans becomes unacceptably high.

Wanneer wordt getracht het probleem op te lossen door te voorzien in een analoge toerentalregeling, blijken de toleranties op de componenten van de regeling zodanig hoog te zijn, dat tegen acceptabele kosten nog steeds geen toerentalbesturing verkregen kan worden die nauwkeurig genoeg is.When attempting to solve the problem by providing an analog speed control, the tolerances on the control components are found to be so high that speed control is still not accurate enough at an acceptable cost.

Wanneer anderzijds wordt getracht het bovenbeschreven probleem op te lossen door te voorzien in een digitale toerentalregeling die is opgenomen in de centrale ketelbesturing, blijkt de vereiste regelsnelheid van de toerentalregeling te hoog te zijn om dit praktisch ten uitvoer te brengen, aangezien de ketelbesturing vele veiligheidstaken op zich neemt, en de beschikbare tijd van de ketelbesturing grotendeels in beslag wordt genomen door zelfcontroles.On the other hand, when an attempt is made to solve the above-described problem by providing a digital speed control included in the central boiler control, the required control speed of the speed control proves to be too high to implement it practically, since the boiler control fulfills many safety tasks. and the time available for boiler control is largely taken up by self-checks.

De uitvinding beoogt een ventilatortoerentalregeling te verschaffen, waarmee nauwkeurig en tegen lage kosten een vooraf bepaalde fluïdumstroming in een verbrandingstoestel tot stand gebracht kan worden, en welke regeling voldoende snel is en niet of nauwelijks beslag legt op een centrale ketelbesturing.The object of the invention is to provide a fan speed control, with which a predetermined fluid flow in a combustion appliance can be accurately and at low cost, and which control is sufficiently fast and does not or hardly require a central boiler control.

De ventilator volgens de uitvinding wordt daartoe daardoor gekenmerkt, dat dè ventilator een eenheid vormt met een digitale besturings- en verwerkingseenheid voor het op een bepaalde waarde instellen van het toerental van de ventilatoraandrijfmo-tor op basis van één of meer aan respectieve ingangen van de besturings- en verwerkingseenheid toegevoerde omgevingsidentifi-catiesignalen, welke een maat vormen voor eigenschappen van een inrichting waarvan de ventilator deel kan uitmaken, of voor parameters van een proces waarin de door de ventilator opgewekte fluïdumstroming een rol speelt.The fan according to the invention is therefore characterized in that the fan forms a unit with a digital control and processing unit for setting the speed of the fan drive motor to a specific value on the basis of one or more at respective inputs of the control environmental identification signals supplied to a processing unit, which measure properties of a device of which the fan can form part, or for parameters of a process in which the fluid flow generated by the fan plays a role.

Met deze maatregelen is een intelligente ventilatoreenheid verkregen welke door de aanwezige besturings- en verwerkingseen-heid zelfstandig kan werken, d.w.z. in het geval van een verwar-mingstoestelventilator onafhankelijk van een centrale ketelbe-sturing werkzaam kan zijn, en een geschikt toerental kan kiezen op basis van de waarde van de daaraan toegevoegde omgevingsiden-tificatiesignalen.With these measures, an intelligent fan unit is obtained which can operate independently by the control and processing unit present, ie in the case of a heating appliance fan, which can operate independently of a central boiler control, and which can select a suitable speed on the basis of of the value of the associated environmental identification signals.

Dergelijke omgevingsherkenningssignalen kunnen bijvoorbeeld signalen omvatten welke de ventilatoreenheid in staat stellen het soort of type apparaat te herkennen waarin de ventilatoreenheid is ingebouwd, waardoor de ventilatoreenheid automatisch een bepaalde basisbedrijfsinstelling kan kiezen en tevens in staat is alle daaraan toegevoerde omgevingsidentifikatiesignalen op een juiste wijze te interpreteren. Aldus wordt een universele ventilator verkregen die geschikt is voor een groot aantal verschillende toepassingen.Such environmental recognition signals may include, for example, signals that allow the fan unit to recognize the type or type of device in which the fan unit is incorporated, allowing the fan unit to automatically select a particular basic operating setting and also to correctly interpret all environmental identification signals applied thereto. Thus, a universal fan suitable for a wide variety of applications is obtained.

De besturings- en verwerkingseenheid kan in de ventilator-behuizing zijn ondergebracht of daarop zijn bevestigd, maar ook op enige afstand daarvan zijn opgesteld en met behulp van elektrische leidingen met de ventilator zijn gekoppeld. Deze laatste opstelling kan echter in sommige gevallen een onacceptabele hoeveelheid elektromagnetische stoorstraling opwekken, zodat de voorkeur wordt gegeven aan een zo kompakt mogelijke opbouw van de ventilatoreenheid.The control and processing unit may be housed in or mounted on the fan housing, but may also be located some distance therefrom and coupled to the fan by electrical lines. However, the latter arrangement can in some cases generate an unacceptable amount of electromagnetic interference, so that the construction of the fan unit is as compact as possible.

Voor het voldoende nauwkeurig besturen van het toerental van de ventilatoraandrijfmotor van de ventilatoreenheid omvat deze een opnemer voor de werkelijke waarde van het toerental van de ventilatoraandrijfmotor, welke opnemer een signaal kan verschaffen waarvan de waarde in de besturings- en verwerkingseenheid kan worden vergeleken met een op basis van de omgevingsidentif ikatiesignalen bepaalde instelwaarde voor het met behulp van een toerentalbesturingsorgaan instellen van het toerental op de instelwaarde.For controlling the speed of the fan drive motor of the fan unit with sufficient precision, it comprises a sensor for the actual value of the speed of the fan drive motor, which sensor can provide a signal whose value in the control and processing unit can be compared with a Based on the environmental identification signals, set value for setting the speed to the set value using a speed controller.

Bij voorkeur omvat de besturings- en verwerkingseenheid een geheugen met gegevens betreffende het verband tussen een waarde van een omgevingsidentifikatiesignaal en een instelwaarde van een toerental van de ventilatoraandrijfmotor. In een derge-lijk geheugen, dat bijv. een elektrisch wisbaar programmeerbaar slechts leesbaar geheugen is, kunnen gegevens zijn opgeslagen betreffende op de ingangen van de besturings- en verwerkingseen-heid aan te sluiten sensoren voor het opwekken van de omgevings-identificatiesignalen, gegevens betreffende de instelling van PID-variabelen voor het toerentalbesturingsorgaan, correctie-factoren, gegevens betreffende de configuratie waarin de venti-latoreenheid is opgenomen e.d.Preferably, the control and processing unit includes a memory with data relating to the relationship between a value of an environmental identification signal and a set value of a speed of the fan drive motor. In such a memory, which is e.g. an electrically erasable programmable readable memory only, data can be stored concerning sensors to be connected to the inputs of the control and processing unit for generating the environment identification signals, data concerning the setting of PID variables for the speed controller, correction factors, data concerning the configuration in which the fan unit is included, etc.

In een voorkeursuitvoèringsvorm is de besturings- en verwerkingseenheid ingericht voor het vergelijken van de waarde van een omgevingsidentifikatiesignaal met de waarde van een extern toegevoerd instelsignaal, en het besturen van het toerental van de ventilatoraandrijfmotor voor het bereiken van een bepaald verschil tussen de twee voornoemde waarden.In a preferred embodiment, the control and processing unit is arranged to compare the value of an environmental identification signal with the value of an externally supplied setting signal, and control the speed of the fan drive motor to achieve a certain difference between the two aforementioned values.

Een extern toegevoerd instelsignaal kan in het geval van de inbouw van de ventilatoreenheid in een verbrandingstoestel afkomstig zijn van een branderautomaat, en een maat zijn voor het op dat moment gewenste vermogen.In the case of the installation of the fan unit in a combustion appliance, an externally supplied adjustment signal can come from a burner control unit and be a measure of the power required at that time.

Wanneer de ventilatoreenheid is bestemd om te worden opgenomen in een verbrandingstoestel, biedt het voordeel, een omgevingsidentificatiesignaal representatief te laten zijn voor de nominale thermische capaciteit van het verbrandingstoestel. Aldus is het mogelijk, dat de ventilatoreenheid autonoom een basiswerkgebied kiest voor het toerental van de ventilatoraandrijfmotor, welk werkgebied behoort bij het gebied waarbinnen het betreffende verbrandingstoestel kan worden gemoduleerd. Het voor de nominale capaciteit van het verbrandingstoestel representatieve omgevingsidentificatiesignaal kan bijv. op eenvoudige wijze verkregen worden door de spanning die ontstaat over een met een vooraf bepaalde stroom gevoede weerstand aan te leggen op een ingang van de besturings- en verwerkingseenheid, of door de stroom die vloeit door een weerstand waarover een vooraf bepaalde spanning staat, toe te voeren aan de besturings- en verwerkingseenheid.When the fan unit is intended to be included in a combustion appliance, it is advantageous to have an environmental identification signal representative of the rated thermal capacity of the combustion appliance. It is thus possible that the fan unit autonomously selects a basic working range for the speed of the fan drive motor, which working range belongs to the range within which the relevant combustion appliance can be modulated. For example, the environment identification signal representative of the rated capacity of the combustion appliance can be obtained in a simple manner by applying the voltage generated across a resistor fed with a predetermined current to an input of the control and processing unit, or by the current flowing through flows by applying a resistance over which a predetermined voltage is applied to the control and processing unit.

Wanneer de ventilatoreenheid is bestemd om te worden opgenomen in een verbrandingsluchttoevoerkanaal van een verbrandingstoestel, wordt bij voorkeur aan de ventilatoreenheid een omgevingsidentificatiesignaal toegevoerd dat representatief is voor de temperatuur van de verbrandingslucht, waarbij de besturings- en verwerkingseenheid is ingericht voor het op een bepaalde waarde houden van de verbrandingslucht/brandstof-verhouding voor het verbrandingstoestel. Het is op deze wijze mogelijk, de luchtfaktor van de verbranding bij wisselende verbrandingsluchttemperatuur en derhalve bij wisselende verbran-dingsluchtdichtheid constant te houden door het toerental van de ventilatoraandrijfmotor bij dalende temperatuur te verlagen en bij stijgende temperatuur te verhogen.When the fan unit is intended to be included in a combustion air supply channel of a combustion appliance, an environmental identification signal is preferably supplied to the fan unit, which is representative of the temperature of the combustion air, the control and processing unit being arranged for keeping a certain value the combustion air / fuel ratio for the combustion appliance. In this way it is possible to keep the air factor of the combustion constant with varying combustion air temperature and therefore with varying combustion air density by lowering the speed of the fan drive motor at decreasing temperature and increasing at increasing temperature.

Er kan in een soortgelijke toerentalbesturing worden voorzien indien de temperatuur van een gasvormige brandstof wordt gemeten en als een omgevingsidentificatiesignaal wordt toegevoerd aan een ingang van de besturings- en verwerkingseenheid, of indien de temperatuur van zowel de aan de brander toegevoerde verbrandingslucht als de temperatuur van de gasvormige brandstof worden gemeten en als omgevingsidentificatiesig-nalen worden toegevoerd aan de besturings- en verwerkingseenheid.A similar speed control can be provided if the temperature of a gaseous fuel is measured and if an environmental identification signal is supplied to an input of the control and processing unit, or if the temperature of both the combustion air supplied to the burner and the temperature of the gaseous fuel are measured and supplied as environmental identification signals to the control and processing unit.

In een brander kan een ventilator zowel in een verbran-dingsluchttoevoerkanaal als in een rookgasafvoerkanaal zijn opgenomen, waarbij de laatstgenoemde mogelijkheid soms de voorkeur geniet omdat op deze wijze een onderdruk in het verbrandingstoestel teweeg wordt gebracht, zodat lekkage van gassen uit het toestel wordt voorkomen. Wanneer de ventilatoreenheid bestemd is om te worden opgenomen in een rookgasafvoerkanaal van een verbrandingstoestel, is het voordelig een omgevingsidentifi-katiesignaal representatief te doen zijn voor de temperatuur van het rookgas, waarbij de besturings- en verwerkingseenheid is ingericht voor het op een bepaalde waarde houden van de massa-stroom in het verbrandingstoestel.In a burner, a fan can be included in either a combustion air supply duct or in a flue gas discharge duct, the latter option sometimes being preferred because this creates an underpressure in the combustion appliance, so that leakage of gases from the appliance is prevented. When the fan unit is intended to be included in a flue gas discharge duct of a combustion appliance, it is advantageous to make an environment identification signal representative of the temperature of the flue gas, the control and processing unit being arranged for keeping a certain value of the mass flow in the combustion appliance.

In het voorgaande zijn typische voorkeursuitvoeringsvormen beschreven van voorwaartse regelingen welke met de ventilatoreenheid volgens de uitvinding uitgevoerd kunnen worden. Dergelijke voorwaartse regelingen kunnen bijzonder snel zijn omdat de ventilatoreigenschappen een kleine spreiding hebben en dus nauwkeurig bekend zijn. De ten opzichte hiervan langzame verandering van het verbrandingsproces bij een wijziging van de instelling van het ventilatormotortoerental behoeft dus niet afgewacht te worden. De hierna genoemde regelingen voor een ventilatoreenheid welke is bestemd om te worden opgenomen in een verbrandingstoestel, zijn teruggekoppelde regelingen, d.w.z. het ventilatortoerental wordt ten opzichte van een bepaald instel-punt gewijzigd bij een wijziging van een bepaald omgevingsiden-tifikatiesignaal met een waarde van een door een variatie van het toerental van de ventilator te beïnvloeden parameter van een proces, waarna de waarde van het omgevingsidentifikatiesignaal -meestal na verloop van enige tijd - wordt vergeleken met een referentiewaarde of de waarde van een of meer andere omgevings-identifikatiesignalen. Op deze wijze kan het toerental van de ventilatoraandrijfmotor zo lang geregeld worden, totdat een of meer omgevingsidentifikatiesignalen een optimale waarde hebben bereikt.The foregoing has described typical preferred embodiments of forward controls which can be performed with the fan unit according to the invention. Such forward controls can be particularly fast because the fan properties have a small spread and are therefore accurately known. The slow change of the combustion process with a change in the setting of the fan motor speed therefore does not have to be waited for. The controls listed below for a fan unit that is intended to be incorporated in a combustion appliance are feedback controls, ie the fan speed is changed from a given setpoint when a certain ambient identification signal is changed by a value of a given value. a variation of the speed of the fan to influence the parameter of a process, after which the value of the environmental identification signal - usually after some time - is compared with a reference value or the value of one or more other environmental identification signals. In this way, the speed of the fan drive motor can be controlled until one or more environmental identification signals have reached an optimal value.

Voor teruggekoppelde regelingen kan men bijvoorbeeld de druk van de aan het verbrandingstoestel toegevoerde verbrandingslucht of gasvormige brandstof meten en als een omgevingsidentifikatiesignaal toevoeren aan de besturings- en verwer-kingseenheid van de ventilatoreenheid teneinde de druk of een drukverschil tussen bepaalde waarden te houden. Een andere mogelijkheid is het debiet van de aan het verbrandingstoestel toegevoerde verbrandingslucht of brandstof te meten en als een omgevingsidentifikatiesignaal toe te voeren aan de besturings-en verwerkingseenheid, teneinde het debiet tussen bepaalde waarden te houden. Volgende voordelige mogelijkheden zijn het meten van de zuurstofconcentratie in het rookgas van het verbrandingstoestel om deze zuurstofconcentratie tussen bepaalde waarden te houden, het meten van de ionisatie van de brandervlam ter bewaking van de vlamkwaliteit, en het meten van de verbran-dingstemperatuur om het ontstaan van schadelijke gassen, bij de verbranding zoveel mogelijk te beperken of althans de concentratie daarvan in de hand te houden. Uiteraard kunnen op grond van de voornoemde metingen combinaties van omgevingsidentifkatiesig-nalen worden toegevoerd aan de besturings- en verwerkingseenheid voor het zodanig besturen van het toerental van de ventilatoraandrijfmotor, dat het verbrandingstoestel in bepaalde opzich- ten optimaal funktioneert en grenzen voor bedrijfsomstandigheden niet worden overschreden.For feedback controls, for example, one can measure the pressure of the combustion air or gaseous fuel supplied to the combustion appliance and supply it as an environmental identification signal to the control and processing unit of the fan unit in order to maintain the pressure or a pressure difference between certain values. Another possibility is to measure the flow rate of the combustion air or fuel supplied to the combustion appliance and to supply it as an environmental identification signal to the control and processing unit, in order to keep the flow rate between certain values. The next advantageous possibilities are measuring the oxygen concentration in the flue gas of the combustion appliance to keep this oxygen concentration between certain values, measuring the ionization of the burner flame to monitor the flame quality, and measuring the combustion temperature to generate the to limit harmful gases as much as possible during combustion or at least to control their concentration. Of course, based on the aforementioned measurements, combinations of environmental identification signals can be supplied to the control and processing unit for controlling the speed of the fan drive motor in such a way that the combustion device functions optimally in certain respects and limits for operating conditions are not exceeded.

Een ventilatoreenheid welke is bestemd om te worden opgenomen in een verbrandingstoestel, is bij voorkeur voorzien van een poort voor communicatie met een branderautomaat, bijvoorbeeld een op zich bekende RS-232 poort.A fan unit, which is intended to be incorporated in a combustion appliance, is preferably provided with a port for communication with a burner controller, for instance an RS-232 port known per se.

Wanneer de ventilatoraandrijfmotor een collectorloze gelijkstroommotor is, wordt het aanlopen van deze motor gewaarborgd wanneer de besturings- en verwerkingseenheid is ingericht voor het één of meer malen uit- en inschakelen van de bekrachtiging van de motor voor het aanlopen daarvan vanuit stilstand.When the fan drive motor is a collectorless DC motor, the starting of this motor is ensured when the control and processing unit is arranged to switch the motor of the motor on and off one or more times before starting it from a standstill.

Bij voorkeur is de bekrachtiging van de ventilatoraandrijfmotor tijdens althans het inschakelen daarvan in hoofdzaak maximaal.Preferably, the energization of the fan drive motor during at least switching it on is substantially maximum.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening, waarin:The invention is elucidated on the basis of the drawing, in which:

Fig. 1 een blokschema toont van een ventilatoreenheid volgens de uitvinding;Fig. 1 shows a block diagram of a fan unit according to the invention;

Fig. 2 een schematische afbeelding van een in een brander ingebouwde ventilatoreenheid volgens de uitvinding is;Fig. 2 is a schematic view of a fan unit built into a burner according to the invention;

Fig. 3 een schematische afbeelding van een andere uitvoeringsvorm van een in een brander ingebouwde ventilatoreenheid volgens de uitvinding is;Fig. 3 is a schematic view of another embodiment of a blower unit according to the invention built into a burner;

Fig. 4 een schematische afbeelding is van nog een andere uitvoeringsvorm van een in een brander ingebouwde ventilatoreenheid volgens de uitvinding; enFig. 4 is a schematic representation of yet another embodiment of a blower unit according to the invention built into a burner; and

Fig. 5 een schematische afbeelding is van weer een andere uitvoeringsvorm van een in een brander ingebouwde ventilatoreenheid volgens de uitvinding.Fig. 5 is a schematic representation of yet another embodiment of a blower unit according to the invention built into a burner.

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 2 een schematisch afgebeelde ventilator aangeduid. De ventilator 2 wordt aangedreven door een motor 4, bijvoorbeeld een borstelloze gelijkstroommotor. Met de as 6 van de motor 4 is een hoekopnemer 8 gekoppeld, waarmee de hoekpositie van de as 6 gedetecteerd kan worden. De hoekopnemer 8 levert een signaal aan een motorbestu-ringsorgaan 10, met welk signaal de commutatie van de bekrachti-gingsstroom voor de motor 4 bestuurd kan worden. De binnen de streeplijn 12 afgebeelde componenten behoren tot de stand van de techniek. Aan deze componenten zijn volgens de uitvinding de binnen de streeplijn 14 afgeheelde componenten toegevoegd.In Fig. 1, reference numeral 2 designates a schematically illustrated fan. The fan 2 is driven by a motor 4, for example a brushless DC motor. An angle sensor 8 is coupled to the shaft 6 of the motor 4, with which the angular position of the shaft 6 can be detected. The angle sensor 8 supplies a signal to a motor controller 10, with which signal the commutation of the excitation current for the motor 4 can be controlled. The components shown within the broken line 12 are prior art. According to the invention, the components sheared within the broken line 14 are added to these components.

Met het motorbesturingsorgaan 10 is een toerentalbestu-ringsorgaan 16 gekoppeld voor de instelling van een bepaald toerental van de motor 4 van de ventilator 2. Daartoe levert de hoekopnemer 8 een signaal dat een maat vormt voor het toerental van de motor 4 aan een vergelijkingsorgaan 18. Voorts wordt aan het vergelijkingsorgaan 18 een signaal afkomstig van een toeren-talinstellingsorgaan 20 toegevoerd. Het in het vergelijkingsorgaan 18 bepaalde verschil tussen het signaal afkomstig van de hoekopnemer 8 en het toerentalinstelüngsorgaan 20 wordt toêge-voerd aan het toerentalbesturingsorgaan 16 dat ervoor zorgt, dat het door het toerentalinstellingsorgaan 20 voorgeschreven toerental van de motor 4 wordt ingesteld. De wijze waarop dit gebeurt wordt bepaald door de karakteristiek van de regeling die plaatsvindt door middel van het toerentalbesturingsorgaan 16, en de PID-variabelen die daarbij een rol spelen, worden vanuit een PID-instellingsorgaan 22 toegevoerd aan het toerentalbesturingsorgaan 16.A speed controller 16 is coupled to the motor controller 10 for setting a certain speed of the motor 4 of the fan 2. For this purpose, the angle sensor 8 supplies a signal which is a measure of the speed of the motor 4 to a comparator 18. Furthermore, a signal from a speed adjustment device 20 is applied to the comparator 18. The difference between the signal from the angle sensor 8 and the speed adjuster 20 determined in the comparator 18 is applied to the speed controller 16 which causes the speed of the motor 4 prescribed by the speed adjuster 20 to be set. The manner in which this is done is determined by the characteristic of the control that takes place by means of the speed controller 16, and the PID variables involved therein are supplied from a PID controller 22 to the speed controller 16.

De ventilatoreenheid 12, 14 omvat voorts een geheugen 24 waarin tabellen 26 zijn opgenomen met gegevens betreffende de instelling van het toerental van de motor 4 onder bepaalde bedrij fsomstandigheden.The fan unit 12, 14 further includes a memory 24 which contains tables 26 with data regarding the setting of the speed of the motor 4 under certain operating conditions.

Op basis van de waarde van een omgevingsidentificatiesig-naal afkomstig van een sensor 28 maakt de ventilatoreenheid 12, 14 gebruik van een bepaalde deelverzameling van de in de tabellen 26 van het geheugen 24 aanwezige gegevens voor de toerental-instelling van de ventilatormotor. Derhalve kan door middel van de sensor 28 aan de ventilatoreenheid 12, 14 kenbaar worden gemaakt in welke inrichting de ventilatoreenheid is aangebracht, waarop eventuele andere aan de ventilatoreenheid toegevoerde omgevingsidentificatiesignalen afkomstig van sensoren 30, 32, 34 en 36 betrekking hebben, en hoe deze omgevingsidentificatiesignalen geïnterpreteerd en verwerkt moeten worden. Daartoe worden de geselecteerde gegevens uit het geheugen 24 toegevoerd aan het PID-instellingsorgaan 22, een toerentalrekenorgaan 38 en een sensorberekenorgaan 39. Het sensorrekenorgaan 39 interpreteert de sensoren 30, 32, 34 en 36 afkomstige signalen en zet deze op basis van de gegevens uit het geheugen 24 om in een of meer signalen die worden toegevoerd aan het toerentalrekenorgaan 38. Het toerentalrekenorgaan 38 verwerkt de daaraan toegevoegde signalen op basis van de gegevens uit het geheugen 24, en levert een uitgangssignaal aan het toerentalinstellingsorgaan 20, dat vervolgens zorgt voor de instelling van het toerental van de motor 4 op de door het toerentalrekenorgaan 38 bepaalde waarde.Based on the value of an environmental identification signal from a sensor 28, the fan unit 12, 14 uses a certain subset of the data contained in the tables 26 of the memory 24 for the speed setting of the fan motor. Therefore, by means of the sensor 28, it is possible to indicate to the fan unit 12, 14 in which device the fan unit is arranged, to which any other environmental identification signals supplied to the fan unit from sensors 30, 32, 34 and 36 relate, and how these environment identification signals relate. to be interpreted and processed. For this purpose, the selected data from the memory 24 is supplied to the PID controller 22, a speed calculator 38 and a sensor calculator 39. The sensor calculator 39 interprets the signals from the sensors 30, 32, 34 and 36 and converts them based on the data from the memory 24 converts into one or more signals applied to the speed calculator 38. The speed calculator 38 processes the signals added thereto based on the data from the memory 24, and outputs the speed adjuster 20, which then controls the setting of the speed of the engine 4 at the value determined by the speed calculator 38.

De door de sensoren 30-36 geleverde signalen kunnen zowel voor voorwaartse als teruggekoppelde regelingen worden gebruikt, waarbij alle voorzienbare regelalgoritmes voorgeprogrammeerd kunnen zijn in de ventilatoreenheid 12, 14. Desgewenst kan de ventilatoreenheid zijn/worden gekoppeld met een externe inrichting voor het (her)programmeren van de ventilatoreenheid of het daaraan toevoeren van een in de externe inrichting opgewekt besturingssignaal.The signals supplied by sensors 30-36 can be used for both forward and feedback control, with all foreseeable control algorithms pre-programmed in the fan unit 12, 14. If desired, the fan unit can be / are coupled to an external device for (re) programming the fan unit or supplying a control signal generated in the external device.

In fig. 2 is schematisch een verwarmingstoestel 40 afgeheeld met een verbrandingskamer 42, waarin de verbranding van een brandbaar mengsel van verbrandingslucht en een gasvormige brandstof plaatsvindt, een branderplaat 44 voor het stabiliseren van de bij de verbranding ontstane vlammen, en een warmtewisselaar 46 voor het onttrekken van verbrandingswarmte aan de in de verbrandingskamer 42 bij de verbranding ontstane rookgassen. Het brandbare gasmengsel wordt aan het verbrandingstoestel 40 toegevoerd vanuit een mengseltoevoerkanaal 48. De rookgassen worden uit de brander afgevoerd via een rookgasafvoerkanaal 50. Aan het mengseltoevoerkanaal 48 wordt via een brandstoftoevoer-kanaal 52 een gasvormige brandstof toegevoerd, terwijl daaraan via een luchttoevoerkanaal 54, waarin een ventilator 56 is opgenomen, verbrandingslucht wordt toegevoerd.Fig. 2 schematically shows a heating appliance 40 with a combustion chamber 42, in which the combustion of a flammable mixture of combustion air and a gaseous fuel takes place, a burner plate 44 for stabilizing the flames formed during combustion, and a heat exchanger 46 for extraction of combustion heat from the flue gases produced in the combustion chamber 42 during combustion. The combustible gas mixture is supplied to the combustion appliance 40 from a mixture supply channel 48. The flue gases are discharged from the burner via a flue gas discharge channel 50. Gaseous fuel is supplied to the mixture supply channel 48 via a fuel supply channel 52, while it is supplied via an air supply channel 54, in which a fan 56 is included, combustion air is supplied.

In het brandstoftoevoerkanaal 52 reikt een temperatuursen-sor 58, waarmee dé temperatuur van de zich in het brandstoftoevoerkanaal 52 bevindende gasvormige brandstof gemeten kan worden. In het luchttoevoerkanaal 54 reikt een temperatuursensor 60, waarmee de temperatuur van de zich in het luchttoevoerkanaal 54 bevindende verbrandingslucht gemeten kan worden. De uitgangssignalen van de temperatuursensoren 58 en 60 worden toegevoerd aan een besturings- en verwerkingseenheid 62, evenals een signaal afkomstig van een type-identifikatiesensor 64. De type- identifikatiesensor 64 kan in een bijzonder eenvoudige uitvoering bestaan uit een weerstand met een bepaalde weerstandswaarde welke een stroom of een spanning bepaalt die kenmerkend is voor het verwarmingstoestel waarin de ventilator is ingebouwd. Aldus "herkent" de besturings- en verwerkingseenheid 62 niet uitsluitend de inrichting waarin de ventilator 56 is ondergebracht, maar beschikt de besturings- en verwerkingseenheid 62 tevens over informatie, in dit geval temperatuurinformatie, welke van belang is voor de processen die zich in de inrichting afspelen en een variabele instelling van het toerental van de ventilator 56 noodzakelijk en mogelijk maakt. De type-identificatie kan verder een verwijzing naar bepaalde geheugenplaatsen in de ventilatoreenheid mogelijk maken. In het geval van het verwarmingstoestel volgens fig. 2 is de besturings- en verwerkingseenheid 62 ingericht voor het in een voorwaartse regeling bij benadering constant houden van de verbrandingslucht/brandstof-verhouding bij wisselende temperaturen van de verbrandingslucht en de brandstof. De ventilator 56 en de besturings- en verwerkingseenheid 62 worden als eenheid uitgevoerd, bijvoorbeeld door de besturings- en verwerkingseenheid 62 in de behuizing van de ventilator 56 onder te brengen. De van de temperatuursensoren 58 en 60 afkomstige signalen en het signaal dat afkomstig is van de type-identifikatiesensor 64, vormen de omgevingsidentifikatie-signalen voor de ventilatoreenheid 56, 62.A temperature sensor 58 with which the temperature of the gaseous fuel contained in the fuel supply channel 52 can be measured extends into the fuel supply channel 52. A temperature sensor 60 with which the temperature of the combustion air contained in the air supply channel 54 can be measured extends into the air supply channel 54. The output signals from the temperature sensors 58 and 60 are supplied to a control and processing unit 62, as well as a signal from a type identification sensor 64. The type identification sensor 64 may in a particularly simple embodiment consist of a resistor with a certain resistance value which determines the current or voltage characteristic of the heater in which the fan is incorporated. Thus, the control and processing unit 62 not only "recognizes" the device in which the fan 56 is housed, but the control and processing unit 62 also has information, in this case temperature information, which is important for the processes occurring in the device playback and makes variable adjustment of the speed of the fan 56 necessary and possible. The type identification may further allow reference to certain memory locations in the fan unit. In the case of the heater of FIG. 2, the control and processing unit 62 is arranged to keep the combustion air / fuel ratio approximately constant in forward regulation at varying combustion air and fuel temperatures. The fan 56 and the control and processing unit 62 are designed as a unit, for example by housing the control and processing unit 62 in the housing of the fan 56. The signals from the temperature sensors 58 and 60 and the signal from the type identification sensor 64 form the environmental identification signals for the fan unit 56, 62.

In fig. 3 is de ventilator 56 in het rookgasafvoerkanaal 50 opgenomen, waarbij een temperatuursensor 66 in het rookgasafvoerkanaal 50 reikt voor het meten van de temperatuur van de rookgassen. De temperatuursensor 66 levert een signaal aan de besturings- en verwerkingseenheid 62, waaraan verder een signaal van een type-identifikatiesensor 64 wordt toegevoerd. In deze uitvoeringsvorm is de besturings- en verwerkingseenheid 62 ingericht voor het in een voorwaartse regeling op een zodanige wijze instellen van het toerental van de ventilator 56, dat de massastroom in het verwarmingstoestel onder wisselende bedrijfsomstandigheden bij benadering konstant wordt gehouden.In Fig. 3, the fan 56 is included in the flue gas discharge channel 50, a temperature sensor 66 reaching into the flue gas discharge channel 50 for measuring the temperature of the flue gases. The temperature sensor 66 supplies a signal to the control and processing unit 62, to which a signal from a type identification sensor 64 is further supplied. In this embodiment, the control and processing unit 62 is arranged to adjust the rotational speed of the fan 56 in forward control such that the mass flow in the heater is kept approximately constant under varying operating conditions.

Fig. 4 toont een verwarmingstoestel, waarbij de ventilator 56 in het luchttoevoerkanaal 54 is opgenomen. De temperatuur van de branderplaat 44 kan worden gemeten met behulp van een tempe- ratuursensor 68. Voorts is het verwarmingstoestel voorzien van een ionisatiesensor 70 die reikt tot in het gebied van de verbrandingskamer 42 waarin zich bij verbranding de vlammen bevinden. In het gebied van de rookgassen bevindt zich tussen de warmtewisselaar 46 en het rookgasafvoerkanaal 50 in het verwarmingstoestel 40 een zuurstofconcentratiesensor 72. De uitgangssignalen van de sensoren 68, 70 en 72 worden toegevoerd aan de besturings- en verwerkingseenheid 62, evenals een signaal afkomstig van de type-identifikatiesensor 64. In de besturings-en verwerkingseenheid 62 worden de van de sensoren 68, 70 en 72 afkomstige signalen verwerkt tot een besturingssignaal voor de instelling van het toerental van de ventilator 56 bij variërende samenstellingen van de brandstof. De zuurstofconcentratiesensor 72 speelt hierbij de belangrijkste rol.Fig. 4 shows a heater, the fan 56 being included in the air supply channel 54. The temperature of the burner plate 44 can be measured with the aid of a temperature sensor 68. Furthermore, the heating device is provided with an ionization sensor 70 which extends into the area of the combustion chamber 42 in which the flames are located upon combustion. In the area of the flue gases, an oxygen concentration sensor 72 is located between the heat exchanger 46 and the flue gas discharge channel 50 in the heating appliance 40. The output signals of the sensors 68, 70 and 72 are supplied to the control and processing unit 62, as well as a signal originating from the type identification sensor 64. In the control and processing unit 62, the signals from the sensors 68, 70 and 72 are processed into a control signal for setting the speed of the fan 56 with varying compositions of the fuel. The oxygen concentration sensor 72 plays the most important role in this.

In fig. 5 is de ventilator 56 in het rookgasafvoerkanaal 50 van het verwarmingstoestel 40 opgenomen. Het verwarmingstoestel 40 is op een gelijke wijze als in fig. 4 is getoond voorzien van een temperatuursensor 68, een ionisatiesensor 70 en een zuurstof concentratiesensor 72. Daarnaast is het verwarmingstoestel voorzien van een stromingssensor 74 voor het bepalen van het debiet van de verbrandingslucht in het luchttoevoerkanaal 54, en van een stromingssensor 76 voor het bepalen van het debiet van de gasvormige brandstof in het brandstoftoevoerkanaal 52. In het verwarmingstoestel volgens fig. 5 worden de verbrandingsparame-ters met behulp van de sensoren 68, 70 en 72 in de besturings-en verwerkingseenheid 62 bepaald en verwerkt tot een gewenste verhoudingswaarde tussen het debiet van de verbrandingslucht in het luchttoevoerkanaal 54 en dat van de brandstof in het brand-stoftoevoerkanaal 52. Het toerental van de ventilator 56 wordt vervolgens in een teruggekoppelde regeling zodanig aangepast, dat de voornoemde verhoudingswaarde wordt bereikt. Wanneer het verwarmingstoestel wordt uitgeschakeld, wordt de verhoudingswaarde in een geheugen van de besturings- en verwerkingseenheid 62 opgeslagen en bij het opnieuw inschakelen van het toestel gebruikt voor het geven van een begintoerentalwaarde.In Fig. 5, the fan 56 is included in the flue gas discharge channel 50 of the heating appliance 40. In a similar manner as shown in Fig. 4, the heating device 40 is provided with a temperature sensor 68, an ionization sensor 70 and an oxygen concentration sensor 72. In addition, the heating device is provided with a flow sensor 74 for determining the flow rate of the combustion air in the air supply duct 54, and a flow sensor 76 for determining the flow rate of the gaseous fuel in the fuel supply duct 52. In the heater according to Fig. 5, the combustion parameters are controlled by means of the sensors 68, 70 and 72 in the control units. processing unit 62 is determined and processed to a desired ratio value between the flow rate of combustion air in the air supply channel 54 and that of the fuel in the fuel supply channel 52. The speed of the fan 56 is then adjusted in a feedback control such that the aforementioned ratio value is reached. When the heater is turned off, the ratio value is stored in a memory of the control and processing unit 62 and is used to give an initial speed value when the device is turned on again.

De ventilatoraandrijfmotor 4 kan een collectorloze gelijk-stroommotor met slechts één wikkeling zijn. Een dergelijke gelijkstroommotor kan geen echt draaiveld opwekken, waardoor vanuit stilstand van de rotor in bepaalde standen van de rotor ten opzichte van de stator aanloopproblemen kunnen optreden. Ondanks bekrachtiging van de stator loopt de rotor dan niet aan. De besturings- en verwerkingseenheid van de ventilator is nu zodanig ingericht, dat het aanlopen van de ventilatoraandrijfmotor wordt bewaakt. Wanneer de besturings- en verwerkingseenheid detecteert dat de ventilatoraandrijfmotor ondanks een bekrachtiging daarvan niet aanloopt, wordt de maximale bekrachtiging één of meer malen kort uit- en weer ingeschakeld. De hoekpositie van de rotor wijzigt hierdoor, zodat bij een hernieuwde inschakeling van de bekrachtiging alsnog aanlopen van de collectorloze gelijkstroommotor optreedt, waarna de bekrachtiging ingesteld kan worden op gewenste waarde, die in het algemeen lager dan de maximale waarde zal zijn. Aldus is bij een relatief goedkope ventilatoraandrijfmotor het aanlopen van de motor gewaarborgd.The fan drive motor 4 can be a collectorless DC motor with only one winding. Such a DC motor cannot generate a real rotating field, as a result of which starting problems can arise from a standstill of the rotor in certain positions of the rotor relative to the stator. In spite of energizing the stator, the rotor does not start. The fan control and processing unit is now arranged in such a way that the starting of the fan drive motor is monitored. When the control and processing unit detects that the fan drive motor does not start despite an actuation thereof, the maximum actuation is briefly switched off and on again one or more times. The angular position of the rotor changes as a result of this, so that when the excitation is switched on again, the collectorless DC motor starts up again, after which the excitation can be set to the desired value, which will generally be lower than the maximum value. Thus, with a relatively inexpensive fan drive motor, starting of the motor is guaranteed.

Alhoewel in het voorgaande de toepassing van de ventilator-eenheid volgens de uitvinding hoofdzakelijk is beschreven aan de hand van een verwarmingstoestel, kan de ventilatoreenheid eveneens met voordeel in bijvoorbeeld afzuigsystemen van gebouwen of andere ventilatiesystemen zoals afzuigkappen toegepast worden. Het gewenste toerental van de ventilatoraandrijfmotor kan in dergelijke gevallen ingesteld worden aan de hand van een omgevingsidentifikatiesignaal dat een maat vormt voor de luchtvochtigheid of de verontreiniging van de te verplaatsen lucht.Although the application of the fan unit according to the invention has mainly been described above with reference to a heating appliance, the fan unit can also advantageously be used in, for example, exhaust systems of buildings or other ventilation systems such as hoods. In such cases, the desired speed of the fan drive motor can be set on the basis of an environmental identification signal that is a measure of the air humidity or the contamination of the air to be displaced.

Claims

Fan, comprising a fluid flow generating means and a drive motor, in particular for establishing a predetermined fluid flow in an incinerator in which a mixture of the combustion air and a fuel can be burned, characterized in that the fan unit with a digital control and processing unit for adjusting the speed of the fan drive motor to a given value based on one or more environmental identification signals applied to respective inputs of the control and processing unit, which measure properties of a device of which the fan may be a part, or for parameters of a process in which the fluid flow generated by the fan plays a role.

Fan unit according to claim 1, characterized in that it comprises a sensor for the actual value of the speed of the fan drive motor, which sensor can provide a signal whose value in the control and processing unit can be compared with a value based on the ambient identification signals determined set value for setting the speed to the set value with the aid of a speed controller.

Fan unit according to claim 1 or 2, characterized in that the control and processing unit comprises a memory with data relating to the relationship between a value of an environmental identification signal and a set value of a speed of the fan drive motor.

Fan unit according to claim 3, characterized in that the memory contains data concerning sensors to be connected to the inputs of the control and processing unit for generating the environmental identification signals.

Fan unit according to claim 3 or 4, characterized in that the memory contains data concerning the setting of PID variables for the speed controllers.

Fan unit according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the memory is an electrically erasable programmable only readable memory (EEPROM).

Fan unit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the control and processing unit is arranged for comparing the value of an environmental identification signal with the value of an externally supplied setting signal, and controlling the speed of the fan drive motor for achieving a certain difference between the two aforementioned values.

Fan unit according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it is intended to be incorporated in a combustion appliance, and that an environmental identification signal is representative of the nominal thermal capacity of the combustion appliance.

Fan unit according to one of the preceding claims, characterized in; that it is intended to be incorporated in a combustion air supply duct of a combustion appliance, and that the ambient identification signal is representative of the temperature of the combustion air, the control and processing unit being adapted to maintain the combustion air / fuel ratio at a certain value for the combustion appliance.

Fan unit according to any one of the preceding claims, characterized in that it is intended to be incorporated in a combustion air supply duct of a combustion appliance, and that an environmental identification signal is representative of the temperature of a gaseous fuel, the control and processing unit is adapted to keep the combustion air / fuel ratio for the combustion appliance at a certain value.

Fan unit according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is intended to be incorporated in a flue gas outlet of a combustion appliance, and that an environmental identification signal is representative of the temperature of the flue gas, wherein the control and processing unit is adapted to keep the mass flow in the combustion appliance at a certain value.

Fan unit according to any one of claims 1-8, characterized in that it is intended to be incorporated in a combustion appliance, and that an environmental identification signal is representative of the pressure of the combustion air or gaseous fuel supplied to the combustion appliance, wherein the control and processing unit is arranged for comparing the value of said signal with a reference value or the value of one or more other environmental identification signals for controlling the speed of the fan drive motor.

Fan unit according to any one of claims 1-8, characterized in that it is intended to be incorporated in a combustion appliance, and that an environmental identification signal is representative of the flow rate of the combustion air or fuel supplied to the combustion appliance, wherein the control and a processing unit is arranged to compare the value of said signal with a reference value or the value of one or more other environmental identification signals for controlling the speed of the fan drive motor.

Fan unit according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is intended to be incorporated in a combustion appliance, and that an environmental identification signal is representative of the concentration of the oxygen in the flue gas of the combustion appliance, wherein the control and processing unit is arranged to compare the value of said signal with a reference value or the value of one or more other environmental identification signals for controlling the speed of the fan drive motor.

Fan unit according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is intended to be incorporated in a combustion appliance, and that an environmental identification signal is representative of the ionization of the burner flame, the control and processing unit being adapted to compare the value of said signal with a reference value or the value of one or more other environmental identification signals for controlling the speed of the fan drive motor.

Fan unit according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is intended to be incorporated in a combustion appliance, and that an environmental identification signal is representative of the combustion temperature, the control and processing unit being arranged for comparing the value of said signal with a reference value or the value of one or more other environmental identification signals for controlling the speed of the fan drive motor.

Fan unit according to any one of the preceding claims, characterized in that it is intended to be incorporated in a combustion appliance, and it is provided with a port for communication with a burner control unit.

Fan unit according to any one of the preceding claims, characterized in that the fan drive motor is a collectorless DC motor and the control and processing unit is arranged to switch the motor's power on and off one or more times before starting from a standstill.

Fan unit according to claim 18, characterized in that the energization of the fan drive motor during at least switching it on is substantially maximum. AMENDING SHEET An error has crept into the official drawing of the above application. The block 38 depicted in the block diagram of FIG. 1 incorrectly bears the designation "sensor calculator"; this designation should be "speed calculator, f. This is clear from the informal drawing previously submitted and from the description of the figures, page 8, line 34 - page 9, line 7. I therefore request that you insert the first page of the official drawing. want to replace with the enclosed sheet, on which the above error has been fixed.