DE10032764C2 - Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems eines Gargerätes sowie ein dieses Verfahren verwendendes Verbrennungssystem - Google Patents
Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems eines Gargerätes sowie ein dieses Verfahren verwendendes VerbrennungssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems ei
nes Gargeräts gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein dieses Verfahren
verwendendes Verbrennungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
In der häuslichen und gewerblichen Gasversorgung werden Gase mit unterschiedlicher Zu
sammensetzung innerhalb der 3-Gasfamilie, bestehend aus Stadtgas, Erdgas und Flüssiggas,
vertrieben. Dadurch schwankt die Leistung eines Verbrennungssystems zur Beheizung eines
Garraumes eines Gargerätes entsprechend der Qualität des jeweils verwandten Gases, die im
wesentlichen durch den kalorischen Inhalt des Gases bestimmt wird. Daher wird üblicherweise
bei gattungsgemäßen Verbrennungssystemen in Gargeräten eine Leistungsanpassung durch
manuelles Nachjustieren des Gasdurchflusses oder einen Düsenaustausch vorgenommen.
Ferner wird bei allgemeinen Verbrennungssystemen eine Leistungsanpassung durch Messen
des Ionisationsstromes oder der Gaszusammensetzung mit (Rück)-Kopplung an ein Gas/Luft-
Verbundsystem vorgenommen. Die Messung des Ionisationsstroms funktioniert bislang nur
eingeschränkt innerhalb der Erdgasfamilie.
Regelungsverfahren für Gasbrenner zur Bereitstellung eines Gas/Luft-Gemisches, nämlich
zum Zuführen eines Gasstromes und eines Verbrennungsluftstromes zu einem Brenner, bei
dem ein Ionisationssignal eines Sensors verwendet wird, um das Gas/Luft-Gemisch an unter
schiedliche Gasqualitäten anzupassen, sind, beispielsweise, aus der DE 198 24 523 A1 und
der DE 39 37 290 A1 bekannt.
Aus der DE 198 38 361 A1 ist eine Heizeinrichtung bekannt, die einen vormischenden, geblä
seunterstützten Gasbrenner umfaßt, in den eine Gasleitung einmündet, in welcher ein Sensor
zu Erfassung der Gaszusammensetzung angeordnet ist. Die von dem Sensor erfaßten Meß
werte werden an eine Steuereinrichtung weitergeleitet, die ein in der Gasleitung angeordnetes
Stellglied steuert, um den Durchsatz an zugemischtem Gas so einzustellen, daß die Leistung
des Gasbrenners unabhängig von der Zusammensetzung des Gases konstant gehalten wird.
Ferner offenbart die DE 41 18 781 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verbren
nungslosen Bestimmung der Wobbezahl und/oder des Brennwertes eines Gases. Zu dieser
Bestimmung wird der Volumenstrom eines strömenden Gases und ein Massenstrom ther
misch gemessen. Aus dem Volumen- und dem Massenstrom sowie einer weiteren Kenngröße
des Gases, wie Druckabfall, Dichte, Viskosität oder dergleichen, wird mit Hilfe von Nähe
rungsfunktionen die Wobbezahl und/oder der Brennwert des Gases bestimmt und dieser ange
zeigt bzw. weiterverarbeitet, um beispielsweise die Wärmemenge Zufuhr zu einem Gasbren
ner zu steuern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren derart weiterzu
entwickeln, daß die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden, insbesondere eine
automatische Leistungsanpassung bei fluidbetriebenen Verbrennungssystemen eines Garge
rätes zur Beheizung eines Garraums des Gargerätes ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Kennzeichen von Patentanspruch 1.
Die Patentansprüche 2 bis 5 beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsge
mäßen Verfahrens.
Ferner liefert die Erfindung auch ein das erfindungsgemäße Verfahren verwendendes Ver
brennungssystem für ein Gargerät.
Die Patentansprüche 7 und 8 beschreiben vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsge
mäßen Verbrennungssystem.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein Verbrennungssy
stem eines Gargerätes auf einen bestimmten Brennstoff auslegbar ist, beispielsweise auf das
niederkalorischste Gas der 3-Gasfamilie, also das Stadtgas, und bei Einspeisung eines höher
wertigen Brennstoffes, beispielsweise eines Erdgases oder Flüssiggases, dem Verbrennungs
system an unterschiedlichen Stellen solange Luft zugeführt wird, bis der Wärmeinhalt des
Brennstoff/Gas-Gemisches wieder der Grundauslegung des Verbrennungssystem entspricht.
Genauso gut kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß das Verbrennungssystem auf einen
hochkalorischen Brennstoff, beispielsweise Erdgas, ausgelegt ist, und bei Einspeisung eines
niederkalorischen Brennstoffes, beispielsweise Stadtgas, ein hochkalorischer Brennstoff, bei
spielsweise Flüssiggas oder Erdgas, zugemischt wird. Dies ermöglicht erstmals eine automati
sche Leistungsanpassung bei insbesondere gasbetriebenen Verbrennungssystemen zur Behei
zung eines Garraums eines Gargerätes.
Dabei soll erfindungsgemäß die Brennstoffqualität, insbesondere die Gasqualität, automatisch
erkannt werden, beispielsweise durch Messen der Wärmeenthalpie mittels einer Pilotflamme,
die separat oder als Bestandteil des Brenners ausgeführt ist und einen Prüfkörper erwärmt,
wobei die durch besagte Erwärmung entstehenden Temperaturdifferenzen zur Bestimmung
der Wärmeenthalpie ausgewertet werden. Auch kann eine Gaserkennung über einen Geruchs
sensor, einen Viskositätssensor oder dergleichen erfaßt werden. Prinzipiell ist auch die Mes
sung der Gasqualität über die Messung der Abgaszusammensetzung möglich.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei
bung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung
im Einzelnen erläutert wird. Die aus einer einzigen Figur bestehende Zeichnung zeigt ein er
findungsgemäßes Verbrennungssystem in Schnittansicht.
Wie der Figur zu entnehmen ist, umfaßt ein erfindungsgemäßes Verbrennungssystem 1 einen
Brenner 2, der seinerseits ein Gebläse 3 mit einer ersten Luftzufuhr 4 aufweist, wobei strom
abwärts des Gebläses 3 eine zweite Luftzufuhr 5 angeordnet ist, stromabwärts der zweiten
Luftzufuhr 5 eine Brennstoff-Luft-Zufuhr 6 mit einer Brennstoffzufuhr 7 sowie einer dritten
Luftzufuhr 8 in eine Düse 9 in einem Brennerschacht 10 mündet, in dem Brennerschacht 10
stromabwärts der Düse 9 eine vierte Luftzufuhr 11 stromaufwärts eines Brenneraustritts 12
mündet, und stromabwärts des Brenneraustritts 12 in einer Zuleitung 13 zu einem nicht darge
stellten Wärmetauscher eine fünfte Luftzufuhr 14 mündet. Im Bereich der Zuleitung 13 ist
auch eine nicht dargestellte Zündeinrichtung angeordnet.
Das mit Bezug auf die Figur in ihrem Aufbau beschriebene Verbrennungssystem 1 arbeitet
erfindungsgemäß wie folgt:
Bei Auslegung des Verbrennungssystems 1 auf den niederkalorischsten Brennstoff der Ver sorgung, zum Beispiel Stadtgas, kann bei Einspeisung eines höherkalorischen Brennstoffes, zum Beispiel Erdgas, über die Brennstoffzufuhr 7 zusätzlich geregelt Luft eingespeist werden, nämlich über zumindest eine der Luftzufuhren 4, 5, 8, 11 und/oder 14, wie in Tabelle 1, zu sammengefaßt ist, bis ein Erdgas/Luft-Gemisch mit dem gleichen Wärmeinhalt wie im Falle der Verwendung von Stadtgas vorliegt.
Bei Auslegung des Verbrennungssystems 1 auf den niederkalorischsten Brennstoff der Ver sorgung, zum Beispiel Stadtgas, kann bei Einspeisung eines höherkalorischen Brennstoffes, zum Beispiel Erdgas, über die Brennstoffzufuhr 7 zusätzlich geregelt Luft eingespeist werden, nämlich über zumindest eine der Luftzufuhren 4, 5, 8, 11 und/oder 14, wie in Tabelle 1, zu sammengefaßt ist, bis ein Erdgas/Luft-Gemisch mit dem gleichen Wärmeinhalt wie im Falle der Verwendung von Stadtgas vorliegt.
Das mit Bezug auf Fig. 1 beschriebene Verbrennungssystem 1 ist auch betreibbar durch
Auslegung desselben auf ein hochkalorisches Gas, zum Beispiel Flüssiggas, dem bei Einspei
sung eines niederkalorischen Gases, zum Beispiel Erdgas, ein hochkalorisches Gas, zum Bei
spiel Flüssiggas, in Analogie zur Auslegung auf das niederkalorischste Gas, zumischbar ist,
nämlich über zumindest eine Gaszufuhr, die im Bereich der Luftzufuhr 4, 5, 8, 11 und/oder 14
angeordnet sein kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offen
barten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombi
nation für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen we
sentlich sein.
1
Verbrennungssystem
2
Brenner
3
Gebläse
4
Luftzufuhr
5
Luftzufuhr
6
Brennstoff-Luft-Zufuhr
7
Brennstoffzufuhr
8
Luftzufuhr
9
Düse
10
Brennerschacht
11
Luftzufuhr
12
Brenneraustritt
13
Zuleitung zum Wärmeaustauscher
14
Luftzufuhr
Claims (8)
1. Verfahren zur Leistungsanpassung eines Verbrennungssystems eines Gargerätes, wo
bei das Verbrennungssystem zumindest einen Brenner aufweist, zum Beheizen eines
Garraums des Gargerätes durch Steuerung und/oder Regelung eines Brennstoff/Luft-
Gemisches im Brenner entsprechend der Qualität und/oder dem kalorischen Inhalt ei
nes zugeführten, ersten Brennstoffes, gekennzeichnet durch
Auslegen des Verbrennungssystems auf eine bestimmte Qualität und/oder einen be stimmten kalorischen Inhalt eines zweiten Brennstoffes,
Erfassen der Qualität und/oder des kalorischen Inhaltes des ersten Brennstoffes und Zuführen von Luft und/oder zumindest einem dritten Brennstoff in Abhängigkeit von der erfaßten Qualität und/oder dem erfaßten kalorischen Inhalt des ersten Brennstoffes, bis die bestimmte Qualität und/oder der bestimmte kalorische Inhalt des zweiten Brennstoffes im wesentlichen erreicht wird.
Auslegen des Verbrennungssystems auf eine bestimmte Qualität und/oder einen be stimmten kalorischen Inhalt eines zweiten Brennstoffes,
Erfassen der Qualität und/oder des kalorischen Inhaltes des ersten Brennstoffes und Zuführen von Luft und/oder zumindest einem dritten Brennstoff in Abhängigkeit von der erfaßten Qualität und/oder dem erfaßten kalorischen Inhalt des ersten Brennstoffes, bis die bestimmte Qualität und/oder der bestimmte kalorische Inhalt des zweiten Brennstoffes im wesentlichen erreicht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Qualität und/oder der kalorische Inhalt des ersten Brennstoffes durch Messung
zumindest einer chemischen, optischen und/oder physikalischen Eigenschaft des ersten
Brennstoffes und/oder der Abgaszusammensetzung des Brenners erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmeenthalpie ermittelt wird, insbesondere aus Temperaturdifferenzdaten die
beim Aufwärmen eines Prüfkörpers mittels einer Pilotflamme gemessen werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
als zweiter Brennstoff ein Brennstoff mit geringer Qualität und/oder geringem kalori
schen Inhalt ausgewählt wird, und bei Einspeisung eines ersten Brennstoffes mit im
Vergleich zum zweiten Brennstoff höherer Qualität und/oder höherem kalorischen In
halt dem Verbrennungssystem Luft, vorzugsweise gesteuert und/oder geregelt, zuge
führt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
als zweiter Brennstoff ein Brennstoff mit hoher Qualität und/oder hohem kalorischen
Inhalt ausgewählt wird, und bei Einspeisung eines ersten Brennstoffes mit im Ver
gleich zum zweiten Brennstoff niedrigerer Qualität und/oder niedrigerem kalorischen
Inhalt dem Verbrennungssystem ein dritter Brennstoff mit im Vergleich zum ersten
Brennstoff höherer Qualität und/oder höherem kalorischen Inhalt, vorzugsweise ge
steuert und/oder geregelt, zugeführt wird.
6. Verbrennungssystem für ein Gargerät, mit welchem ein Garraum des Gargerätes be
heizbar ist und das einen Brenner (2), ein Gebläse (3), zumindest eine Luftzufuhr (4,
5, 8, 11, 14), zumindest eine Brennstoffzufuhr (7), einen Brenneraustritt (12), einen
vom Gebläse (3) zum Brenneraustritt (12) führenden Brennerschacht (10), eine im
Brennerschacht (10) befindliche Düse (9) zum Einspritzen zumindest eines ersten
Brennstoffes und/oder eines Brennstoff/Luft-Gemisches und einen Zünder stromab
wärts der Düse (9) umfaßt, wobei zur Leistungsanpassung des Verbrennungssystems
(1) ein Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche verwendet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß
in Abhängigkeit von der Qualität und/oder dem kalorischen Inhalten des zur Ausle
gung des Verbrennungssystems (1) ausgewählten zweiten Brennstoffes Luft strom
aufwärts des Gebläses (3), stromabwärts des Gebläses (3), stromaufwärts der Düse (9),
stromabwärts der Düse (9) und/oder stromabwärts des Brenneraustritts (12) und/oder
zumindest ein dritter Brennstoff stromaufwärts des Gebläses (3), stromabwärts des
Gebläses (3), stromaufwärts der Düse (9), stromabwärts der Düse (9) und/oder strom
aufwärts des Brenneraustritts (12) zuführbar ist beziehungsweise sind.
7. Verbrennungssystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch
zumindest eine Kammer, die zum Gebläse, zum Brennerschacht, stromaufwärts oder
stromabwärts der Düse, zur Düse und/oder zum Brenneraustritt führt und als, vor
zugsweise externe, Vormischkammer zum Vormischen des ersten Brennstoffes
und/oder des dritten Brennstoffes mit Luft ausgebildet ist.
8. Verbrennungssystem nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zur Erfassung der Qualität und/oder des kalorischen Inhaltes des er
sten Brennstoffes, wobei die Einrichtung zur Erfassung der Qualität und/oder des kalo
rischen Inhaltes des ersten Brennstoffes vorzugsweise einen von einer Pilotflamme
aufwärmbaren Prüfkörper, innerhalb oder außerhalb des Brenners, einen Geruchssen
sor, einen Viskositätssensor und/oder einen Abgassensor umfaßt.
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