DE4109841C2

DE4109841C2 - Regelvorrichtung für Gasbrenner mit einem Gebläse zum Zuführen von Verbrennungsluft

Info

Publication number: DE4109841C2
Application number: DE4109841A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Schmuker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: DE59205137D1; EP0505714B1; PT100296B; PT100296A; EP0505714A2; EP0505714A3; DE4109841A1

Description

Stand der Technik

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 31 05 862 A1) 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.

Durch die DE 31 25 513 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Vergasungsbrenner-/Heizkesselanlage bekanntgeworden, bei der aus der gemessenen Außenlufttemperatur und der Kesselvorlauftemperatur die erforderliche Brennerleistung ermittelt wird und dann der Luftmassenstrom und der Heizölmassenstrom als Funktion der geforderten Brennerleistung im stöchiometrischen Verhältnis dem Brenner zugeführt werden. Abweichungen des Luftmassenstroms vom Sollwert werden mittels eines Luftmassenstromfühlers im Gesamtluftstrom erfaßt und als Signal dem Regelgerät zugeführt. Das Regelgerät veranlaßt eine entsprechende Drehzahlregulierung des die Verbrennungsluft zuführenden Gebläses.

Mit der DE 27 35 719 A1 ist eine Luftmengensteuerung für Feuerstätten bekanntgeworden, bei welcher, ausgehend von einer vorgegebenen Brennstoffmenge, die dem Brenner zuzuführende Verbrennungsluftmenge mittels eines Drehschiebers eingestellt wird. Um Temperaturschwankungen der Verbrennungsluft auszugleichen, ist der Drehschieber von einem Bimetallstellglied beeinflußt.

Bei einer anderen Regelvorrichtung der eingangs genannten Art (DE 30 06 683 A1) 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.

Dem Gegenstand des Anspruchs 1 liegt die Aufgabe zugrunde, den Luftüber schuß über den gesamten gesteuerten Leistungsbereich unter selbst tätiger Berücksichtigung der Verbrennungslufttemperatur auf den op timalen Wert einzuregeln. Dies ist einfach und ohne zusätzliche Einbauten in der Verbrennungsluftleitung möglich, da der Sollwertgeber für das Gasregelventil eine differenzdruckerzeugende Steuerdruckblende in der Verbrennungsluftleitung ist, deren wirksamer Querschnitt temperaturabhängig gesteuert ist.

Durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Maßnahmen sind vorteil hafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Hauptanspruch möglich.

Eine vorteilhafte Anordnung kann so getroffen sein, daß mit zunehmender Temperatur des Luftmassenstroms 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 Luftmassen strom gegenüber dem Gasmassenstrom im gewünschten Sinn verändert.

Der wirksame Querschnitt der Steuerdruckblende kann vorteilhaft von mindestens einer Steuerklappe beeinflußt sein, die mit einem vom Luftmassenstrom beaufschlagten temperaturempfindlichen Stellglied gekopppelt ist.

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.

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.

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.

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.

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.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu tert. Es zeigen

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.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

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.

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.

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.

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.

Claims

1. Regelvorrichtung für Gasbrenner mit einem Gebläse zum Zuführen von Verbrennungsluft und mit einem stromab des Gebläses angeordneten, aus dem Luftmassenstrom eine Steuergröße ableitenden Sollwertgeber für ein Gasregelventil, das innerhalb eines vorgegebenen Brennerleistungsbereichs das Mischungsverhältnis von Brenngas und Verbrennungsluft im Sinne einer Optimierung der Verbrennung steuert,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sollwertgeber (30) für das Gasregelventil (32) auch die Temperatur der Verbrennungsluft erfaßt und den Sollwert temperaturabhängig steuert und
daß der Sollwertgeber des Gasregelventils (32) eine differenzdruckerzeugende Steuerdruckblende (30) in einer zum Gasbrenner (20) führenden Verbrennungsluftleitung (12) hat, deren wirksamer Querschnitt temperaturabhängig gesteuert ist, so daß mit steigender Temperatur der Verbrennungsluft der Massenanteil des Brenngases an der Gesamtmasse des Brenngas-Luftgemisches abnimmt und umgekehrt.

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der wirksame Querschnitt der Steuerdruckblende (30) von mindestens einer Steuerklappe (42) beeinflußt ist, die mit einem vom Luftmassenstrom beaufschlagten temperaturempfindlichen Stellglied gekoppelt ist.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das temperaturempfindliche Stellglied (42) ein Bimetallelement ist.

4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bimetallelement (42) selbst die Steuerklappe bildet.

5. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerdruckblende (30) eine ungesteuerte Hauptöffnung (38) und mindestens eine temperaturgesteuerte Nebenöff nung (40) hat.

6. Regelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gasregelventil (32) ein differenzdruck gesteuerter Gasdruckregler ist.

7. Regelvorrichtung für Gasbrenner mit einem Gebläse zum Zuführen von Verbrennungsluft, einem Gasstellglied in einer zum Brenner füh renden Brenngasleitung, und mit von einem Wärmebedarfssignal ge steuerten Stellgliedern für die Verbrennungsluft- und Brenngaszu fuhr,
dadurch gekennzeichnet,
daß stromab des Gebläses eine den Luftmassenstrom abhängig von dessen Temperatur steuernde Blende vorgesehen ist.