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Verfahren zur Überwachung der
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Verbrennungsqualität von Gebläsebrennern Die Ertindung betrifft ein
Verfahren zur Überwechung und Erzielung einer vollständisen bygienischen Verbrennung
beliebiger Brennstoffe bei Brennern mit mittels Gebläsen zwangsweise zugeführter
Luft.
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Insbesondere Gas- und Ölbrenner mittlerer und @rößerer Brennleistung
mit Gebläsen. die zur Erzielung einer optimalen Verbrennung im Brennraum soleher
Brenner mit der erforderlichen Luftmenge versorgen, werden in weiten Bereichen der
Energie-und Wärmetechnik, z.B. auch in privaten Zentralheizungen verwendet. Mit
steigender Beachtung der Schadsteffemission und der wirtschaftlichen Arbeitsweise
solcher Brenneranlagen wurde insbesondere von Seiten der Überwachungsverbände der
Wunsch nach einem Verfahren laut, das in wirtschaftlicher Weise eine beständige
Überwachung auch der kleinen privaten Feuerungsanlagen zur Gewährleistung einer
hygienischen Verbrennung ermöglicht. Es ist schon lange bekannt, daß nu@ eine vollständige
Verbrennung des Brennstoffes einerseits dessen Energiepotential voll ausschöpft
und ande@erseits die Umwelt
durch Abgase und Abfallprodukte am wenigsten
belastet. @benfalls ist bekannt, daß die vollständige Verbrennung im wesentlichen
vom richtigen Mischungsverhältnis zwischen Brennstoff und zwangsweise zugefuhrter
Luftmenge abhängt. Ab einer gewissen Leistungsstufe ist deshalb für jede zwangsluftbetriebene
Verbrennungsanlage eine Überwaehung der zugeführten Luftmenge vorgeschrieben. Diese
Überwachung erfolgt in der Regel durch kalorimetrische Strömungsmeßbrücken, bei
denen aus der Abkühlung eines sich im Luftstrom der Feuerungsanlage befindlichen
geheizten Keramikkörpers auf die zugeführte Luftmenge geschlossen wird. Abgesehen
davon, daß diese Methode bei Kleinbrennern hauptsächlich aus technischen Gründen,
jedoch auch aus wirtschaftlichen Gründen, nicht eingesetzt werden kann, arbeiten
diese kalorimetrischen Strömungsmeßbrücken im allgemeinen zu ungenau, so daß eine
exakte Grenzwertbestimmung nicht möglieh ist. Auch die verschiedentlich eingesetzten
Ionisationskammern, mit lt deren Hilfe der Schadstoffgehalt der Verbrennungsgase
untcrsucht wird, sind für eine allgemeine Anwendung nicht gecignet.
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Bei Gasbrennern muß die regelmäßige zwangsweise Zufuhr von Lufi aus
anderen Gründen überwacht werden. üier muß nämlich verhindert @erden, daß durch
vollständigen Luftmangel explosive Gasgemisehe entstehen können. Zu diesem Zweck
werden hauptsächlich Druckwächter und bei kleineren Anlagen auch elektromechanische
Geräte in Form von Fliehkraftschaltern eingesetzt. Diese Fliehkraftschalter sind
aber nur dazu geeignet festzustellen, ob der Gebläsemotor bzw. das Luftrad
des
Gebläses sich dreht oder nichl. Zur Bestimmung bzw. Überwachung bestimmter möglieherseise
seh@ hoher Grenzdrehzahlen sind diese Geräte nicht geeignet. Sie können deshalb
auch nicht zur Überwachung der Verbrennungsquali@ät benutzt werden.
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Es ist davon auszugehen, daß bei weit ausaenutzten madernen Brennern
eine Verminderung der Luftmengenzufuhr um 3@ bezegen auf für eine einwandfreie,
vollständige und bygienische Verbrennung notwendige Luftme@genzufahr, bereits den
Beginn des Betriebes mit Luftmangel bedeutet, d.h. das angewendete Verfahren zur
Überwachung und Erzielung einer @ollständi@en hygienischen Verbrennung muß in der
bage sein, eine nu@ @@ige Verringerung der Luftmengenzufuh@ zu erkennen bzw. dar@ut
zu reagieren. Geht man weiter davon aus, daß vor allem ki@inese Gebläsebrenner eine
Luftpressuna ven @eilveise @ur @,e mbe@ erzeugen, bei denen durch Frniedrizun@ der
buftmengenzufun@ um 5% die Pressung au@ 0,8 mbar absin@l, ist die Auforde@ung an
einen die hygienisehe V@rbrennuna @berw@ehenden Druckwächter darin @egeben, daß
er eine D uckdifferenz von D,2 mbar einwandfrei erkennen muß. Derart präzise Druckwächter
we@lan zwar als Kolben- oder Halbleiterbrückendruckwächter in der Verfahrenstechnik
eingesetzt. Aufgrand ihres hohen Uerstellungspreises sind solche Druckwächter jedech
insbesondere für den Bereich der privat genutz@en Feuerungstechnik nicht einsetzbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
genannten Art zu schaffen, das ohse Schwierigkeiten in seiner Anwendung und mit
geringem technischem Aufwand die
Überwachung insbesondere kleinerer
Gebläschrenner auf eine vollständige, bygienische und wirtschaftliche Verbrennung
des Brennstoffes erm@glicht.
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Dabei wird daven ausg@@angen, daß bei zwangsluftbetriebenen Gebläsebrensern
die @uftl@rdermenge z@angsl@u@ig mit dar Drehzahl des Lüfterflügels bze. des Lüfterrades
verknüp@t ist und daß die Brennstoffzufuhr durch Druekregler konstant ist. Somit
kann die Drehzahl des Lüfterflügels bzw. Lüfterrades direkt als Maßsteb fü@ die
geförderte Luftmonge herangezogen werden, und es kann von der gefährdeten Luftmenge
direkt auf das Mischungsverhältnis Luft/Brennstoff und damit auf die Efizienz und
Hyaiene der Verbrennung geschlossen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als
Kriterium für die von der zwangsweise zugeführten Luftmenge abhängiwen Verbr@@nungsqualität
entsprechend der Luftmengenfördereharakleristik des Gebläses eine bestimmte Mindest-
und/oder Höchstdrehzahl des Lüfterrades oder des Lüfterflügels des Gebläses ermittel@
und überwacht wird und daß bei Unterschreiten der bestimmten Mindestdrehzahl und/
oder bei Überschreiten der bestimmten Höehstdrchzahl ein Schaltsignal e@zeu@t @ird.
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Untersuchungen haben eageben, daß bei den bei Gebläsebrennern ausschließlich
eingesetzten Radialgebläsen im Arbeitsbereich die Luftförd@rmenge zumindest annähernd
direkt proportional zur Drehzahi des Gebläses ist, daß aber Radialgebläse die Eigenschaft
haben, ihre Drchzahl bei abnehmender Luftfördermenge sowohl zu erhöhen, als auch
zu senken. Befindet sich
nämlich das Lufthindernis im Abblasbereich,
so wird der Lüfter zusätzlich belastet und reagiert mit Drehzahlabfall. Befindet
sich hingegen das Lufthindernis im Ansaugbereich, so wird der Lüfter entlastet und
steigert seine Drehzahl. Je nach Auslegung des Gebläses muß da@ei jedoch berücksichtigt
werden, daß die Luftmengenminderung, die durch ein Lufthindernis im Abblasbereich
hervorgerufen wird, absolut betrachtet, nicht die gleiche Drehzahländerung des Lüfterrades
hervorruft wie die gleiche Luftmengenverminderung, wenn diese von einem im Ansaugbereich
befindlichen Lufihindernis hervorgerufen wird, da das Drehmoment des Notors mit
steigender Drehzahl abnimmt. Feil sich jedoch die zulässigen Mindest-und Höchstdrebzahl
des Lüfterrades bei derartigen Gebläsen ohne weiteres anhand der auf die Drehzahl
des Lüfterrades bezogenen Leistungscharakterislik bestimmen lassen, eignet sich
das erfindungsgemäße Verfahren vorzüglich zu Überwachung und Erzielung einer vollständigen,
hyyienischen Verbrennung, wobei noch der Vorteil besteht, daß die @eweils einzub
@tenden Grenzwerie exakt h@@t@mmba@ und auch m@ßbar sind.
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Dabei ist es zweckmäßt@, @@nn @@@ @@@ Umdrehanr@n des Lüfterrades
bder Lüfterflügels @@ @@re@ E@eduenz drehzahlproportionale elektrische Impulse erzeu@@
@@rde@, die elektronisch mit einer der bestimmten Mindest- bz@. @öehstdrehzahl entsprechenden
konstanten lmpul:f@e@enz @@@@ li@@@n werden.
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Versuche haben bestäti@l, daß sich dieses Verfahren mit neuartigen
elekironischen Drchzanl- b/@. Er@@nenzschaltern, die sich in Großserie schr ereis@@@@
he@siellen lassen, in
wirtschaftlien @ünsti@er @@ise und mit der
erforderlichen Exaktheit du@ehfübren lü@t. D@bei s@@ lediglich zu beachten, daß
die ver@endeten D@chzahl- hzw. Frequenzschalter über eine ausreichande Anzugsverzörerung
vergügen, um den ungleichmässigen Anlauf des Lüfters bei Inbetaiebnabme, der zu
mehrfachom Ein- und Ausschalten führen könnte, zu überbrücken.
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Es ist aber auch möglich zur Ermittlung und Überwachung der Mindest-
bzw. Höchstdr@bzahl des Lüfterrades oder der Lüfterflügels die elektrische Leistungsaufnahme
des Gebläsemotors ständig zu messen und einer Grenzwertgeberschaltung zuzuführen.
Wenn tuan nämlich die Stromaufnahme und die Spennung des Lüftermotors überwacht,
kann man aus diesen Größen auf seine Drehzahl schließen. Dieses Verfahren ist allerdings
der großen Toleranzen der bei Brennern verwendeten Motoren wegen in den meisten
Fällen mit einem vorab gleich zwischen Überwachungsschaltung und Motor verbunden.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht nicht das
automatische Abschalten des Brenners, wenn anaugseitig oder abbiasseitig ein Lufthindernis
die erforderliche Luftmengenzufuhr stört, sondern es kann z.B. mit dem erzeugten
Schaltsignal im Bedartsfalle auch ein Hilfslüfter eingeschaltet oder aber lediglich
ein störunganzeigendes optisch und/oder akustisches Signal erzeugt werden, das die
Notwendigkeit einer personell durchzuführenden Kontrolle anzeigt. Vorteilhaft dabei
ist auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht an bestimmte Gebläsetypen gebunden
ist und daX es sowohl für die Verbrennung fester, flüssiger als auch gasförmiger
Brennstoffe geeignet Ist. Neben seiner universellen
Anwendbarkeit
hat das erfindun@sgemäße Verfah@en den besonderen Vorteil, leicht und mit verhältnismäßig
einfachen, kostengünstigen Mitteln durchfuh@bar zu sein.