DE4109841A1 - CONTROL DEVICE FOR GAS BURNERS WITH A BLOWER FOR SUPPLYING COMBUSTION AIR - Google Patents
CONTROL DEVICE FOR GAS BURNERS WITH A BLOWER FOR SUPPLYING COMBUSTION AIRInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Regelvorrichtung für Gasbrenner mit einem Gebläse zum Zuführen von Verbrennungsluft nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer bekannten Regelvorrichtung dieser Gattung (DE-A1 31 05 862) ist der Sollwertgeber für das Gasregelventil eine im Luftvolumenstrom angeordnete Drosselblende, deren Öffnungsquer schnitt unveränderbar festgelegt ist. Bei dieser Anordnung wird zwar der Gasvolumenstrom abhängig vom geförderten Luftvolumenstrom ge steuert, jedoch bleibt unberücksichtigt, daß die Dichte und damit die Sauerstoffmasse des Luftvolumenstroms abhängig von dessen Tempe ratur ist und diese daher die Verbrennungsgüte auch nachteilig be einflussen kann. Für einen konstanten Luftüberschuß bei der Verbren nung muß das Verhältnis von Verbrennungsluftmasse zu Brenngasmasse konstant gehalten werden. Bei konstanter Brenngastemperatur und ver änderlicher Verbrennungslufttemperatur gelingt das mit einer fest eingestellten Drosselblende jedoch nicht, weil diese die temperatur abhängige Dichteänderung des Luftvolumenstroms nicht kompensieren kann. The invention relates to a control device for gas burners a blower for supplying combustion air according to the genus of Main claim. In a known control device of this type (DE-A1 31 05 862) is the setpoint generator for the gas control valve Throttle orifice arranged in the air volume flow, its opening cross cut is fixed unchangeable. With this arrangement the gas volume flow depends on the delivered air volume flow ge controls, but does not take into account that the density and thus the oxygen mass of the air volume flow depending on its temperature rature and this therefore also adversely affects the quality of combustion can influence. For a constant excess of air when burning The ratio of the combustion air mass to the fuel gas mass must be correct be kept constant. At constant combustion gas temperature and ver changing combustion air temperature succeeds with a fixed throttle orifice, however, because this does not affect the temperature Do not compensate the dependent change in density of the air volume flow can.
Bei einer anderen Regelvorrichtung der eingangs genannten Art (DE-A1 30 06 683) wird die Verbrennungsluft stromab einer das Gas regelventil steuernden Meßblende in einem Rekuperator erwärmt. Um einer möglichen Erwärmung des Brenngases durch den Gasbrenner Rech nung zu tragen, ist stromab des Gasregelventils eine Meßblende in die Brenngasleitung eingebaut und der Gasdruck hinter dieser Meß blende als Korrektursignal an das Gasregelventil zurückgeführt. Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch trotz eines erhöhten appara tiven Aufwands die Temperatur der Verbrennungsluft stromauf der in der Verbrennungsluftleitung vorgesehenen Meßblende ebenfalls nicht berücksichtigt, so daß auch hier ein konstanter Luftüberschuß bei unterschiedlichen Verbrennungslufttemperaturen nicht eingehalten werden kann.In another control device of the type mentioned (DE-A1 30 06 683) the combustion air is downstream of the gas Control valve-controlling orifice heated in a recuperator. Around a possible heating of the fuel gas by the gas burner Rech port, a metering orifice is located downstream of the gas control valve the fuel gas line installed and the gas pressure behind this measurement orifice fed back to the gas control valve as a correction signal. At this known arrangement, however, despite an increased appara tive effort the temperature of the combustion air upstream of the the orifice provided in the combustion air line also not taken into account, so that here too a constant excess of air different combustion air temperatures not observed can be.
Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei entsprechender Auslegung des Sollwertgebers und des Gasregelventils der Luftüber schuß über den gesamten gesteuerten Leistungsbereich unter selbst tätiger Berücksichtigung der Verbrennungslufttemperatur auf den op timalen Wert eingeregelt werden kann.The arrangement according to the invention with the characterizing features of The main claim has the advantage that with a corresponding Design of the setpoint device and the gas control valve of the air over shot over the entire controlled performance range under yourself active consideration of the combustion air temperature on the op maximum value can be adjusted.
Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.The measures contained in the subclaims are advantageous liable further developments of the arrangement according to the main claim possible.
Eine einfache und ohne zusätzliche Einbauten in der Verbrennungs luftleitung auskommende Ausführung ergibt sich, wenn der Sollwert geber für das Gasregelventil eine differenzdruckerzeugende Steuer druckblende in der Verbrennungsluftleitung ist, deren wirksamer Querschnitt temperaturabhängig gesteuert ist. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß mit zunehmender Temperatur des Luftvolumenstroms der Querschnitt vergrößert und dadurch die Steuerdruckdifferenz im Sinne einer Absenkung des Sollwerts des Gasregelventils verringert wird. Dabei verringert sich auch der Strömungswiderstand der Steuer druckblende, so daß sich auch durch diesen Effekt der Luftvolumen strom gegenüber dem Gasvolumenstrom im gewünschten Sinn verändert.A simple and without additional internals in the combustion Air line coming out results when the setpoint for the gas control valve a differential pressure generating tax pressure orifice in the combustion air line is its more effective Cross section is controlled depending on the temperature. The arrangement can be so be taken that with increasing temperature of the air volume flow the cross section increases and thereby the control pressure difference in Reduced meaning a lowering of the setpoint of the gas control valve becomes. The flow resistance of the tax is also reduced pressure aperture, so that this effect of the air volume flow compared to the gas volume flow changed in the desired sense.
Der wirksame Querschnitt der Steuerdruckblende kann vorteilhaft von mindestens einer Steuerklappe beeinflußt sein, die mit einem vom Luftvolumenstrom beaufschlagten temperaturempfindlichen Stellglied gekopppelt ist.The effective cross section of the control pressure orifice can advantageously be from be influenced at least one control valve, which with one of the Air volume flow acted upon temperature-sensitive actuator is coupled.
Eine einfache Anordnung ergibt sich, wenn als Stellglied für die Steuerklappe ein Bimetallelement vorgesehen ist. Das Bimetallelement kann selbst als Steuerklappe ausgebildet und unmittelbar an der Blende befestigt sein.A simple arrangement arises if as an actuator for the Control flap a bimetal element is provided. The bimetal element can itself be designed as a control flap and directly on the Be fixed to the cover.
Anstelle eines Bimetallelements als Stellglied kann auch ein mit Ausdehnungsflüssigkeit gefüllter Balg oder beispielsweise ein Wachs dehnelement vorgesehen sein. In diesen Fällen kann der Meßort ent fernt vom Stellorgan angeordnet werden. Die Temperatur der Verbren nungsluft kann auch durch elektronische Mittel erfaßt werden, die auf ein elektromechanisches Stellglied, wie Magnet oder Motor, ein wirken.Instead of a bimetal element as an actuator, a can also be used Expansion fluid filled bellows or, for example, a wax expansion element may be provided. In these cases, the measuring point can be removed be arranged far from the actuator. The temperature of the cremation Air can also be detected by electronic means to an electromechanical actuator, such as a magnet or motor Act.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat eine Steuer druckblende eine ungesteuerte Hauptöffnung und mindestens eine tem peraturabhängig gesteuerte Nebenöffnung. Dieser ist zweckmäßig eine unmittelbar als Bimetallelement ausgebildete Steuerklappe zugeord net. Durch entsprechende Wahl der Abmessungen der Steueröffnungen kann die Steuercharakteristik den Anforderungen des jeweiligen An wendungsfalles angepaßt werden. Bei Anordnung von zwei oder mehr Bi metallelementen bzw. Steuerklappen kann die Steuercharakteristik auch durch gestufte Vorspannung der Bimetallelemente angepaßt werden. In a preferred embodiment of the invention has a tax pressure orifice an uncontrolled main opening and at least one tem Temperature-controlled secondary opening. This is expediently one Control flap directly designed as a bimetallic element net. By appropriate selection of the dimensions of the control openings the control characteristic can meet the requirements of the respective An be adapted to the application. If two or more bi The control characteristic can be metal elements or control flaps can also be adjusted by stepped preloading of the bimetallic elements.
Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung kann sowohl in Anlagen bzw. Geräten mit Gebläsebrennern als auch in Geräten mit atmosphärischen Gasbrennern eingesetzt werden, die zur Unterstützung der Verbren nungsluftzufuhr mit einem Gebläse versehen sind.The control device according to the invention can be used in systems or Devices with forced draft burners as well as in devices with atmospheric Gas burners are used to support burning are supplied with a blower.
Bei einem Heizgerät ohne pneumatischen Verbundregler kann durch die erfindungsgemäße temperaturabhängige Drosselung des Luftvolumen stroms ebenfalls ein von der Temperatur der Verbrennungsluft unab hängiger Luftüberschuß bei der Verbrennung erreicht werden. Auch für diesen Zweck können die vorbeschriebenen Steuerdruckblenden ein gesetzt werden.In the case of a heater without a pneumatic compound controller, the temperature-dependent throttling of the air volume according to the invention current also independent of the temperature of the combustion air pending excess air during combustion can be achieved. Also for the control pressure orifices described above can be used for this purpose be set.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu tert. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing shown in fold and explained in more detail in the following description tert. Show it
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht der Brenner einrichtung für einen gasbeheizten Wassererhitzer, Fig. 2 die Sei tenansicht einer Steuerdruckblende der Einrichtung nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2. Fig. 1 is a schematic overall view of the burner device for a gas-fired water heater, Fig. 2 is the tenansicht a control pressure orifice of the device according to Fig. 1 and Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 2nd
Die Brennereinrichtung hat ein Gebläse 10 zum Zuführen von Verbren nungsluft, dessen Drehzahl der Wärmeanforderung entsprechend ge steuert ist. Das Gebläse 10 fördert die Verbrennungsluft in einen Kanal 12, in welchen an der Stelle 14 eine das Brenngas zuführende Gasleitung 16 einmündet. Der Kanal 12 führt in eine Verteilerkammer 18 eines Vormischbrenners 20, aus welcher das Brennstoff-Luftgemisch durch ein Lochblech 22 gleichmäßig verteilt zur Brennzone 24 des Vormischbrenners 20 gelangt. Die Verbrennung erfolgt in einer Brenn kammer 26, die zwischen dem Vormischbrenner 20 und einem nicht mehr dargestellten Wärmeübertrager für das zu erhitzende Wasser angeord net ist. The burner device has a blower 10 for supplying combustion air, the speed of which is controlled in accordance with the heat requirement. The fan 10 conveys the combustion air into a channel 12 , into which a gas line 16 supplying the fuel gas opens at the point 14 . The channel 12 leads into a distribution chamber 18 of a premix burner 20 , from which the fuel-air mixture passes through a perforated plate 22 to the combustion zone 24 of the premix burner 20 , evenly distributed. The combustion takes place in a combustion chamber 26 which is arranged between the premix burner 20 and a heat exchanger (not shown) for the water to be heated.
In den Kanal 12 ist stromauf der Stelle 14 eine Steuerdruckblende 30 eingebaut, die einen Sollwertgeber für einen Gasdruckregler 32 in der Gasleitung 16 bildet. Die Steuerdruckblende 30 leitet aus dem Luftvolumenstrom im Kanal 12 einen Differenzdruck ab, der über Lei tungen 34, 36 als Steuergröße an den Gasdruckregler 32 übertragen wird. Die Steuerdruckblende 30 und der Gasdruckregler 32 sind wie bekannt so ausgebildet, daß sich über einen vorgegebenen Leistungs bereich des Vormischbrenners 20 für einen vorgegebenen Normalwert der Verbrennungslufttemperatur ein konstanter Luftüberschuß im Brennstoff-Luftgemisch ergibt.A control pressure orifice 30 , which forms a setpoint device for a gas pressure regulator 32 in the gas line 16, is installed in the channel 12 upstream of the point 14 . The control pressure orifice 30 derives from the air volume flow in the channel 12 a differential pressure which is transmitted via lines 34 , 36 as a control variable to the gas pressure regulator 32 . The control pressure orifice 30 and the gas pressure regulator 32 are, as is known, designed so that there is a constant excess of air in the fuel-air mixture over a predetermined power range of the premix burner 20 for a predetermined normal value of the combustion air temperature.
Die Steuerdruckblende 30 ist darüber hinaus erfindungsgemäß so aus gebildet, daß sie auch die Temperatur der Verbrennungsluft erfaßt und den Sollwert des Gasdruckreglers 32 temperaturabhängig so steu ert, daß sich ein konstanter Luftüberschuß auch bei unterschied lichen Temperaturen der Verbrennungsluft ergibt. Zu diesem Zweck ist die Steuerdruckblende 30 neben einer Hauptöffnung 38 mit unveränder lichem Öffnungsquerschnitt mit einer Nebenöffnung 40 versehen, deren Öffnungsquerschnitt durch eine temperaturabhängig verstellbare Steuerklappe 42 veränderbar ist. Die Steuerklappe 42 ist als Bi metallstreifen ausgebildet, der unmittelbar an der Steuerdruckblende 30 befestigt und so der Temperatur der Verbrennungsluft ausgesetzt ist.The control pressure orifice 30 is also formed according to the invention so that it also detects the temperature of the combustion air and the setpoint of the gas pressure regulator 32 depending on the temperature so that there is a constant excess air even at different temperatures of the combustion air. For this purpose, the control pressure orifice 30 is provided in addition to a main opening 38 with an unchangeable opening cross section with a secondary opening 40 , the opening cross section of which can be changed by a temperature-dependent adjustable control flap 42 . The control flap 42 is designed as a metal strip which is attached directly to the control pressure orifice 30 and is thus exposed to the temperature of the combustion air.
Die Öffnungen 38, 40 in der Steuerdruckblende 30 und die Steuer klappe 42 sind so bemessen bzw. ausgebildet und aufeinander abge stimmt, daß bei allen in der Praxis vorkommenden Temperaturen der Verbrennungsluft innerhalb eines vorgegebenen Leistungsbereichs des Vormischbrenners 20 das Verhältnis von Luftmasse zu Gasmasse an nähernd gleich ist, so daß in diesem Leistungsbereich auch der Luft überschuß annähernd konstant ist.The openings 38 , 40 in the control pressure orifice 30 and the control flap 42 are so dimensioned and designed and coordinated with one another that at all the temperatures of the combustion air occurring in practice within a predetermined performance range of the premix burner 20 the ratio of air mass to gas mass approximates is the same, so that the air excess is approximately constant in this power range.
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