AT396028B

AT396028B - Verfahren zur regelung eines voll vormischenden flaechenbrenners

Info

Publication number: AT396028B
Application number: AT0090290A
Authority: AT
Original assignee: Vaillant Gmbh
Priority date: 1990-04-17
Filing date: 1990-04-17
Publication date: 1993-05-25
Also published as: ATA90290A; DE4112449A1

Description

AT 3% 028 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung eines voll vormischenden Flächenbrenners mit einer Brennerplatte, die einen Mischraum abschließt und mit einem Gebläse, in dessen Saugbereich eine von einem Gasventil gesteuerte Gaszufuhr mündet und das den Mischraum mit einem Gas-Luftgemisch versorgt sowie auf die Ausbildung eines derartigen Flächenbrenners.

Bei einem in der DE-OS 37 16 641 beschriebenen Brenner wird die Temperatur der Flamme gemessen und mit einem belastungsabhängigen Soll-Wert verglichen. Das Gebläse und das Gasventil werden so lange nachgestellt, bis die gemessene und die vorgegebene Temperatur übereinstimmen. Regelgröße sowie erfaßte Größe ist die Flammentemperatur. Nachteilig hierbei ist vor allem die Ungenauigkeit der Temperaturerfassung und deren erhebliche Schwankungsbreite aufgrund des auf die Erfassung der Strahlungswärme und nicht der Wärmeleitung basierenden Meßprinzips.

Voll vormischende Flächenbrenner haben die Eigenschaft, auf Luftzahl-, Lufttemperatur- oder Brenngasänderungen wesentlich empfindlicher zu reagieren als zum Beispiel Diffusionsbrenner mit ausgeprägten Einzelflammen. Dies liegt an der räumlich enger begrenzten Reaktionszone und den damit verbundenen Problemen der sicheren Flammenerkennung durch Erfassung des Ionisationsstromes zwischen zwei mit Hochspannung beaufschlagten Elektroden, der von der Ionendichte im Erfassungsbereich abhängt. Es besteht bei den vormischenden Flächenbrennem einerseits die Gefahr des Abhebens der Flammen bei hohem Luftüberschuß und zu großer Flächenbelastung und andererseits die Gefahr des Rückzündens in den Mischraum bei Luftmangel und kleinen Flächenbelastungen.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Regelung eines Flächenbrenners vorzuschlagen, das sich durch verbesserte Genauigkeit auszeichnet, um so eine definierte Lage der Flammenfront sicherzustellen.

Erflndungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Temperatur der Brennerplatte erfaßt und auf einen Soll-Wert geregelt wird, in dem die Luftzufuhr in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur variiert wird.

Durch diese Maßnahmen werden optimale Verbrennungsergebnisse erzielt. Dies ist dadurch bedingt, daß die Lage der Flammenfront zur Brennerplatte einer bestimmten Temperatur der Brennerplatte entspricht Ändert die Flamme aufgrund äußerer Einflüsse ihre Lage zur Brennerplatte, so ändert sich auch die Temperatur an einem beliebigen Punkt innerhalb der Brennerplatte.

Andererseits läßt sich durch Änderung der Gebläseleitung die Temperatur der Brennerplatte ändern und damit die Lage der Flammenfront zur Brennerplatte ändern. Damit kann einerseits ein Abheben der Flammen von der Brennerplatte wie auch ein Absinken der Flammenfront an die Zuströmseite der Brennerplatte und damit die Gefahr des Rückzündens verhindert werden.

Weiters kann vorgesehen sein, daß die Luftzufuhr zwischen zwei Grenzwerten variiert wird. Diese Verfahrensweise stellt sicher, daß sich der Luftdurchsatz nur in einem vorgegebenen und sinnvollen Rahmen ändern kann.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auch darin, daß auf eine Anpassung des Brenners von Ort an verschiedene Gasarten und wechselnde Widerstände in der Luft-Abgas-Anlage verzichtet werden kann, da eben die Lage der Flammenfront geregelt werden kann. Außerdem gleicht die dadurch erzielte Flammenstabilisierung in einem bestimmten Rahmen von außen einwirkende Störgrößen selbsttätig aus, wie zum Beispiel wechselnde Gasqualitäten, Schwankungen in der Spannungsversorgung des Motors des Gebläses oder Änderungen in der Temperatur der Luft

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird praktisch eine Lambda-Regelung erreicht, wobei ausschließlich ein Temperaturgeber als Sensor benötigt wird. Dabei braucht an die Genauigkeit des Temperatursensors keine besondere Anforderung gestellt zu werden.

Der Soll-Wert für eine Temperatur innerhalb der Brennerplatte könnte zum Beispiel 200 °C betragen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Flächenbrenner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen.

Bei einem Flächenbrenner mit einer Brennerplatte, die einen Mischraum abschließt, der von einem Gebläse, in dessen Saugbereich eine von einem Gasventil gesteuerte Gaszufuhr mündet und das den Mischraum mit einem Gas-Luft-Gemisch versorgt, wird daher vorgeschlagen, daß das Gebläse und das Gasventil von einer Steuerung gesteuert sind, die eingangsseitig mit einem die Brennerplatte durchsetzenden Temperaturfühler verbunden ist und die das Gebläse in Abhängigkeit von der vom Temperaturfühler erfaßten Temperatur regelt, wobei mit steigender Temperatur die Förderleistung des Gebläses erhöht wird.

Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß eine Beeinflussung der Lage der Flammenfront in Abhängigkeit von der Temperatur des Brenners möglich ist. Das kann mit relativ einfachen Temperaturfühlern geschehen, wobei eine Genauigkeit von zum Beispiel ± 10 K durchaus ausreichend ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Steuerung eine Sicherheitsschaltung mit einem Zeitglied aufweist, das mit Schwellwertschaltem verbunden ist, die bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur und Überschreiten einer bestimmten maximalen Temperatur das Zeitglied aktivieren und bei Überschreiten der Mindesttemperatur beziehungsweise Unterschreiten der maximalen Temperatur rücksetzen, wobei das Zeitglied bei seinem Ablauf ein das Gasventil sperrendes Signal abgibt.

Auf diese Weise ergibt sich eine günstige Verknüpfung der Brennersteuerung mit Sicherheitseinrichtungen, wobei mit der Heranziehung der Temperatur der Brennerplatte als Kriterium für die Sicherheitsabschaltung des -2-

Claims

AT 396 028 B Brenners der Vorteil eines im Hinblick auf die Sicherheit des Brennerbetriebes sehr aussagekräftigen Kriteriums verbunden ist Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Brenner, Fig. 2 ein Diagramm der Temperatur gegenüber der Luftzahl des Gemisches, Fig. 3 ein Diagramm des Drehzahl-Sollwertes des Gebläses in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennerplatte und Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Anordnung des Temperaturfühlers. Die Brennerplatte (1) ist in einem Brennraum (2) angeordnet, der mit einer Abgasleitung (3) verbunden ist In diesem Brennraum ist ein Wärmetauscher (4) angeordnet, der den Brenngasen Wärme entzieht Der Brenner ist als eine Brennerplatte (1) ausgebildet, die einen Mischraum (5) nach oben zu begrenzt In diesen Mischraum (5) mündet eine mit der Druckseite eines Gebläses (6) verbundene Leitung (7). An der Saugseite (6') des Gebläses (6) wird Verbrennungsluft und gleichzeitig Gas angesaugt. Letzteres wird über eine Leitung (8), in der ein Gasventil (9) angeordnet ist zugefühit In der Brennerplatte (1) ist ein Temperaturfühler (10) angeordnet, der mit einem Eingang einer Steuerung (11) verbunden ist, deren Ausgänge mit dem Gebläse (6), dem Gasventil (9), sowie einer Zündelektrode (12) und einer Überwachungselektrode (13) vebunden sind. Dabei sind die beiden Elektroden (12), (13) oberhalb der Brenneiplatte (1) angeordnet, wobei die Oberwachungselektrode (13) mit Hochspannung beaufschlagt ist und erfaßt über den Ionisationsstrom das Vorhandensein einer Flamme. Die Steuerung (11) steuert das Gebläse (6) in der Weise, daß sobald eine bestimmte Soll-Temperatur, die vom Temperatursensor (10) der Brennerplatte (1) erfaßt wird, überschritten wird, dessen Drehzahl und damit dessen Förderleistung solange erhöht wird, bis entweder die besagte Soll-Temperatur wieder erreicht wird oder das Gebläse (6) mit dessen maximaler Drehzahl und damit maximaler Förderleistung betrieben wird. Steigt trotz dieses Betriebes des Gebläses (6) die Temperatur der Brennerplatte (1) weiter, so wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit das Gasventil (9) geschlossen und damit der Brenner stillgesetzt. Anderseits wird auch, wenn die Temperatur der Brennerplatte (1) trotz des Betriebes des Gebläses (6) mit der minimalen Drehzahl und damit minimaler Förderleistung weiter absinkt, das Gasventil (6) nach Ablauf einer bestimmten Zeit ebenfalls geschlossen. Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, daß da- Brenner in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennerplatte (1) mit einer sich ändernden Luftzahl betrieben wird, wobei ein bestimmter Toleranzbereich der Luftzahl vorgesehen ist. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, wie die Ansteuerung des Gebläses sich mit der Plattentemperatur ändert. Dargestellt am Beispiel eines P-Reglers mit Endlagenbegrenzung. Aus der Fig. 4 ist zu ersehen, daß der Temperaturfühler (10) von unten her in die Brennerplatte (1) eingesetzt ist und sich über ca. 3/4 der Höhe der Brennerplatte (1) erstreckt PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Regelung eines voll vormischenden Flächenbrenners mit einer Brennerplatte, die einen Mischraum abschließt und mit einem Gebläse, in dessen Saugbereich eine von einem Gasventil gesteuerte Gaszufuhr mündet und das den Mischraum mit einem Gas-Luft-Gemisch versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Brennerplatte erfaßt und auf einen Soll-Wert geregelt wird, indem die Luftzufuhr in Abhängigkeit von der erfaßten Temperatur variiert wird.
2. Flächenbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (6) und das Gasventil (9) von einer Steuerung (11) gesteuert sind, die eingangsseitig mit einem die Brennerplatte (1) durchsetzenden Temperaturfühler (10) verbunden ist und die das Gebläse (6) in Abhängigkeit von der vom Temperaturfühler (10) erfaßten Temperatur regelt, wobei mit steigender Temperatur die Förderleistung des Gebläses (6) erhöht wird.
3. Flächenbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (11) eine Sicherheitsschaltung mit einem Zeitglied aufweist, das mit Schwellwertschaltem verbunden ist, die bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur und Überschreiten einer bestimmten maximalen Temperatur das Zeitglied aktivieren und bei Überschreiten der Mindesttemperatur beziehungsweise Unterschreiten der maximalen Temperatur rücksetzen, wobei das Zeitglied bei seinem Ablauf ein das Gasventil (9) sperrendes Signal abgibt Hiezu
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