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Ö1- oder gasbeheiztes Gerät, insbesondere Wassererhitzer Die Erfindung
bezieht sich auf ein öl- oder gasbeheiztes Gerät, insbesondere Wassererhitzer, mit
einem Gebläse, welches durch einen Antriebsmotor mit konstanter Drehzahl angetrieben
ist und Verbrennungsluft zu einem Brenner fördert.
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Bei den bekannten Geraten,bei denen die notwendige Verbrennungeluft
durch ein Gebläse dem Brenner zugeführt wird, ist die,Verbrennung ungleichmässig.
Die vom Gebläse geförderte Luftmenge ist nicht konstant, sondern verändert sich
in Abhängigkeit von den Schwankungen des Differenzdrucks am Gebläses welche sich
durch Veränderungen der Druckverluste in der Anlage oder im Gerät ergeben. Die Qualität
der Verbrennung ist mangelhaft, da sich entsprechend die Luftüberschusszahl # an
dem mit konstanter Gasmenge arbeitenden Brenner verändert0 Die dem Brenner zugeführte
Luftmenge durch eine Regelung der Drehzahl des Antriebsmotores eingermaßen konstant
zu haltens ist verhältnismäßig umständlich. Eine Regelung der geförderten Luftmenge
wird auch schon dadurch erzielt, daß die wirksame Breite des Laufrades Mittels eines
im Laufrad axial verschiebbaren Bodens verändert bar ist Allerdi.ngs d für diese
Regelvorrichtung grosse Stellt w e und dementspreched aufwendige still
glieder
erforderlich, da der gesamte Ansäugdruck auf den Boden wirkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Zwecke einer guten Verbrennung
die am Gebläse auftretenden Differenzdruckschwankungen auszugleichen und dadurch
die geförderte Luftmenge nahezu konstant zu halten.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Laufrad
des Gebläses eine an sich bekannte Ansaugdüse axial verstellbar zugeordnet ist,durch
deren relative Stellung gegenüber dem Laufrad die wirksame Laufradbreite in Abhängigkeit
von Differenzdruckschwankungen am Gebläse regelbar ist.
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Dadurch ist erreicht, dass im Falle von Schwankungen des Differenzdruckes
am Gebläse, die sich durch auftretende Veränderungen der Druckverluste vor und nach
dem Gebläse, beispielsweise durch Verschmutzung, einen Stau der Abgase od.dgl. ergeben,
sohon kleine Stellkräfte einer Membrandose als Druckschalter ausreichen, die wirksame
Laufradbreite zu regeln und die geförderte Luftmenge bzw. die Luftüberschusszahl
X am Brenner nahezu konstant zu halten. Es ist auf diese Weise am Brenner, dem eine
gleichbleibende Gasmenge zugeführt ist, eine gleichmässige und gute Verbrennung
gewährleistet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungaform ist die Ansaugdüse mit einem
zylinrischen Ausströmstutzen versehen, welcher in das als Trommelläufer ausgebildete
Laufrad hineinragt und den Innenumfang des Laufrades innerhalb des Regelbereiches
mehr oder weinger abdeckt.
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Der Stutzen der Ansaugdüse schliesst sich als Fortsetzung kontinuierlich
an den Verlauf der Düse an, weshalb der Ströiungswiderstand des Regelgiiedes nur
gering ist und dasselbe als im Laufrad konzentri echer Schieber schon durch kleine
Stellkräfte verstellbar i it.
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Bei der bevorzugten Ausführungsformist als Stellglied fü;r die Ansaugdüse
ein Druckschalter vorgesehen, dessen Drookkammern an die Nieder- und Hochdruckseite
vor und nach dem Gebläse zur Abnahme der Differenzdruckschwankungen am Gebläse angeschlossen
sind und durch dessen Stellkraft die Ansaugdüse axial verst,eilbar ist.
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Ausserdem ist es vorteilhaft, den Druckschalter koaxial ur Ansaugdüse
anzuordnen und letztere über radiale Verstrebungen mit dem Membrantellerstift des
Druckschalters zu verbinden.
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Es genügt demnach ein einfacher Druckschalter als Stellglied, da die
für die erfindungsgemässe Regelung erforderliche St,ellkraftnur gering ist. Die
Stellkraft des Druckschalters ist dabei eine Funktion der Differenzdruckschwankungen
am Gebläse und verändert die wirksame Laufradbreite durch einfaches axiales Verschieben
der Ansaugdüse, welche in das Laufrad hineinragt. Das Fördervermögen des Gebläses
ist mit einfachen Mitteln in Abhängigkeit von den Schwankungen des Differenzdruckes
in einer Weise regelbar, dass die geförderte Luftmenge trotz eintretender Veränderungen
der Druckverluste konstant bleibt. « In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel
ein erfindungsgemäss ausgebildetes Gebläse eines gasbeheizten Wassererhitzers dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch das ebläse samt Ansaugdüse und
Druckschalter, und Fig. 2 ein Diagramm der Wirkungsweise des Gebläses nach Fig.
1.
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Das Gebläse besteht -aue einem Gehäuse lO,'in welchem ein auf
rad
11 angeordnet ist ,das von einem Antriebsmotor 12 mit konstanter Drehzahl angetrieben
ist. Das Gebläse saugt die Frischluft über eine Ansaugdüse 13 axial an, welche auf
der Druckseite 14des Gebläses radial austritt und zu einem nichtidargestellten Brenner
des Wassererhitzers als Verbrennungsluft für den als konstante Gasmenge zugeführten
Brennstoff'gelangt.
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Dem Laufrad 11 des Gebläses ist die Ansaugdüse 13 axial verstellbar
zugeordnet, durch deren relative Stellung gegenüber dem Laufrad 11 die wirksame
Laufradbreite a in Abhängigkeit von Differenzdruckschwankungen am Gebläse regelbar
ist. Die Ansaugdüse 13 ist mit einem zylindrischen Ausströmstutzen 15 versehen,
welcher in das als Trommelläufer auagebildete Laufrad 11 hineinragt und den Innenumfang
des Laufrades 11 innerhalb des Regelbereiches mehr oder weniger abdeckt.
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Als Stellglied für die Ansaugdüse 13 ist ein Druckschalter 16 vorgesehen,
welcher durch eine Membran 17 in zwei Druckkammern 18,19 unterteilt ist. Die Membran
17 hat einen Membranteller 20 mit einem Membrantellerstift 21, welcher zur Übertragung
der Stellkraft des Druckschalters 16 dient, durch die die Ansaug düse 13 axial verstellbar
ist. Die beiden Druckkammern 18,19 sind über einen Niederdruckkanal 22 und einen
Hochdruckkanal 23 an die Niederdruckseite bzw. an die Hochdruckseite vor und nach
dem Gebläse zur Abnahme des Differenzdruckes am Gebläse angeschlossen. Der Druckschalter
16 ist koaxial zur Ansaugdüse angeordnet, welche über mindestens zwei radiale Verstrebungen
24 mit dem Membrantellserstift 21 verbunden ist.
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Der dem Antriebsmotor 12 gegenüberliegende Druckschalter 16 kann bei
nicht frei ansaugendem Gebläse innerhalb oder ausserhalb eines Ansaugrohres angeordnet
sein. Um in der Führung des Membrantellerstiftes 21 als Triebstange des Stellgliedes
eine möglichst geringe Reibung zu erhalten, ist das Axiallager 25 mit definiertem
Luftspalt ausgeführt. Die Leokmenge muss dabei kleiner sein als die der Druckkammer
zugeführte Buftmenge. Ausßerdem
sind der Durchmesser der Membran
17 und die Federkraft einer Druckfeder 26 des Druckschalters 16 auf einander abgestimmt.
Des weiteren kann das Stellglied zusätzlich noch mit nicht dargestellten bereichsbegrenzenden
Schaltern versehen sein.
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Die Wirkungsweise ist folgende. Für eine gute Verbrennung am Brenner
wird die vom Gebläse geförderte Luftmenge bzw. die Luftüberschusszahl Jt des Luft-Gasgemisches
am Brenner dadurch nahezu konstant gehalten, dass die Ansaugdüse 13 in Abhängigkeit
von den Differenzdruckschwankungen durch den vom Differenzdruck am Gebläse beaufschlagten
Druckschalter 16 axial verstellbar ist.
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Die Ansaugdüse 13 ragt mit dem Auströmstutzen 15 in das Laufrad 11
hinein und deckt äe nach Stellung den Innenumfang des Laufrades 11 teilweise ab.
Treten Veränderungen der Druckverluste in der Anlage oder im Gerät, beispielsweise
durch Verschmutzung, einen Stau der Abgase od. dgl., auf, so verändert sich der
Differenzdruck am Gebläse und der Druckschalter 16 schiebt die Ansaugdüse 13 mehr
oder weniger in das Laufrad 11 hinein. Die Laufradbreite a wird entsprechend den
Differenzdruckßchwankungen als echte Funktion derselben verändert und dadurch die
geförderte Luftmenge konstant gehalten1 welche dadurchSvon den auftretenden Druckverlusten
der gesamten Anlage bzw. von den Differenzdruckschwankungen am Gebläse unabhängig
ist.
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Im Diagraminach Fig. 2 ist der Differenzdruck d,P p am Gebläse über
der Fördermenge Q des Gebläses aufgetragen. Bei der in Fig. 1 dargestellten wirksamen
Laufradbreite a habe das Gebläse die Kennlinie G1 die sich im Betriebspunkt P1 mit
der Anlagenkennlinie A1 schneidet, welche sich bei normalen vor und nanhgeschalteten
Druckverlusten im Strömungsweg der geförderten Luft ergibt. In diesem Betriebspunkt
fördert das Gebläse die Luftmenge Q1, die so bemessen sein soll, dass sich an dem
Brenner des Gerätes ein optimaler Wert der Buftüberschusszahl X ergibt.
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Dieser Wert soll möglichst konstant gehalten werden, was sich bei
konstanter Gaszufuhr dadurch erreichen lässt, dass auch die
geförderte
Luftmenge unabhängig von den Druckverlusten vor und hinter dem Gebläse konstant
gehalten wird.
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Bei Änderung dieser Druckverluste nimmt auch die Anlagenkennlinie
einen anderen Verlauf, was in Fig. 2 durch die zweite Anlagenkennlinie A2 versinnbildlicht
ist.
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Steigt der Druckverlust und ergibt sich die Kennlinie A2, so würde
ohne die erfindungsgemässe Anordnung die geförderte Luftmenge Q abnehmen, da der
Betriebspunkt P1 auf der Kennlinie G1 nach oben wandern würde. Bei einem mit konstanter
Gasmenge arbeitenden Brenner würde sich demnach Luftmangel und eine unvollkommene
Verbrennung ergeben.
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Dies wird durch die erfindungsgemässe Ausbildung zum Verändern der
wirksamen Laufradbreite a in Abhängigkeit von den Differenzdruckschwankungen am
Gebläse vermiden. Bei der durch Verschieben von der Kennlinie A1 zur Kennlinie A2
gekennzeichneten Veränderung der Druckverluste in der Anlage steigt auch der Differenzdruck
am Gebläse an, wodurch die resultierende Kraft auf die Membran 17 des Druckschalters
16 grösser wird und dia Membran 17 über den Stift 21 die Ansaugdüse 13 aus dem Laufrad
11 herauszieht, bis ein neuer Gleichgewichtszustand der Kräfte an der Membran 17
erreicht ist. Dadurch wird die wirksame Laufradbreite a grösser und das Gebläse
arbeitet dementsprechend nach einer flacheren Kennlinie G 2,die der geänderten Anlagenkennlinie
A2 angepaßt ist. Die neue Gebläsekennlinie G2 schneidet sich mit der steileren Anlagenkennlinie
A2 im Betriebspunkt P2, bei welchem die geförderte Luftmenge Q2 etwa gleich grpss
wie die Luftmenge Q1 ist. Sollen Abweichungen nach unten und oben ausgeglichen werden,
muss in der Nennstellung bereits ein Teil der Laufradbreite abgedeckt sein.