DE4112449A1 - Burner regulation system providing defined flame front position - uses temp. sensor signal for controlling air supplied to burner - Google Patents

Abstract

The regulation system allows the quantity of air supplied to the burner (1) to be regulated in dependance on the temp. in the vicinity of the burner, pref. using 2 limit values. Pref the burner has a combustion space (2) with an attached exhaust line (3), containing a heat exchanger (4) which is heated by the combustion gases. The burner plate (1) has an associated temp. sensor (10), coupled to a control (11) for a fan (6), a gas valve (9), an ignition electrode (12) and a monitoring electrode (13) using the ionisation current to indicate the presence of the flame. ADVANTAGE - Safe reliable operation of burner.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Re­ gelung eines voll vormischenden Flächenbrenners.The invention relates to a method for re setting of a fully premixed surface burner.

Voll vormischende Flächenbrenner haben die Eigen­ schaft, auf Luftzahl-, Lufttemperatur- oder Brenngasänderungen wesentlich empfindlicher zu reagieren, als z. B. Diffusions­ brenner mit ausgeprägten Einzelflammen. Dies liegt an der räumlich wesentlich enger begrenzten Reaktionszone und den da­ mit verbundenen Problemen der sicheren Flammenerkennung durch Erfassung des Ionisationsstromes zwischen zwei mit Hochspan­ nung beaufschlagten Elektroden, der von der Ionendichte im Er­ fassungsbereich abhängt. Es besteht bei den vormischenden Flächenbrennern einerseits die Gefahr des Abhebens der Flammen bei hohem Luftüberschuß und zu großer Flächenbelastung und an­ dererseits die Gefahr des Rückzündens in den Mischraum bei Luftmangel und kleinen Flächenbelastungen.Fully premixed surface burners have their own shaft, on changes in air ratio, air temperature or fuel gas react much more sensitively than z. B. Diffusions burner with distinctive single flames. This is because of the spatially much more narrowly delimited reaction zone and there with associated problems of safe flame detection Detection of the ionization current between two with high chip electrodes acted upon by the ion density in the Er depends on the scope. It exists with the premixers Surface burners, on the one hand, the danger of the flames lifting off with a high excess of air and too large a surface load and on on the other hand, the risk of reignition in the mixing room Lack of air and small wing loads.

Ziel der Erfindung ist es ein Verfahren zur Regelung eines Flächenbrenners vorzuschlagen, bei dem eine definierte Lage der Flammenfront sichergestellt ist.The aim of the invention is a control method propose a surface burner in which a defined Position of the flame front is ensured.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Luftzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur im Bereich des Brenners geregelt wird.According to the invention this is achieved in that the Air supply depending on the temperature in the range of Brenner is regulated.

Durch diese Maßnahmen werden optimale Verbrennungser­ gebnisse erzielt. Dies ist dadurch bedingt, daß die Lage der Flammenfront zur Brennerplatte einer bestimmten Temperatur der Brennerplatte entspricht. Ändert die Flamme aufgrund äußerer Einflüsse ihre Lage zur Brennerplatte, so ändert sich auch die Temperatur an einem beliebigen Punkt innerhalb der Brenner­ platte.Through these measures, optimal burners results achieved. This is due to the fact that the location of the Flame front to the burner plate of a certain temperature Burner plate corresponds. Changes the flame due to external Influences their position to the burner plate, so does that Temperature at any point within the burners plate.

Andererseits läßt sich durch Änderung der Gebläse­ leistung die Temperatur der Brennerplatte ändern und damit die Lage der Flammenfront in der Brennerplatte ändern. Damit kann einerseits ein Abheben der Flammen von der Brennerplatte, wie auch ein Absinken der Flammenfront an die Zuströmseite der Brennerplatte und damit die Gefahr des Rückzündens verhindert werden.On the other hand, by changing the blower output change the temperature of the burner plate and thus the Change the position of the flame front in the burner plate. So that can on the one hand a lifting of the flames from the burner plate, such as  also a sinking of the flame front to the inflow side of the Burner plate and thus the risk of reignition prevented will.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge­ sehen sein, daß die Regelung in Abhängigkeit von zwei Grenz­ werten erfolgt. Dieses Verfahren stellt sicher, daß sich der Luftdurchsatz nur in einem vorgegebenen und sinnvollen Rahmen ändern kann.According to a further feature of the invention can be can be seen that the scheme is dependent on two limits values done. This procedure ensures that the Air flow only in a given and reasonable framework can change.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß auf eine Anpassung des Brenners vor Ort an ver­ schiedene Gasarten und wechselnde Widerstände in der Luft/Abgasanlage verzichtet werden kann, da eben die Lage der Flammenfront geregelt werden kann. Außerdem gleicht die da­ durch erzielte Flammenstabilisierung in einem bestimmten Rah­ men von außen einwirkende Störgrößen selbsttätig aus, wie z. B. wechselnde Gasqualitäten, Schwankungen in der Spannungsversor­ gung des Motors des Gebläses oder Änderungen in der Temperatur der Luft.The advantage of the method according to the invention lies in that on an adaptation of the burner on site to ver different types of gas and changing resistances in the Air / exhaust system can be dispensed with, because the location of the Flame front can be regulated. It is also similar there by flame stabilization achieved in a certain frame men automatically acting from outside disturbances, such as. B. changing gas qualities, fluctuations in the voltage supply fan motor or changes in temperature the air.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird praktisch eine Lambda-Regelung erreicht, wobei ausschließlich ein Tempe­ raturgeber als Sensor benötigt wird. Dabei braucht an die Ge­ nauigkeit des Temperatursensors keine besonderen Anforderung gestellt zu werden.The measures according to the invention make it practical reached a lambda control, whereby only a tempe is needed as a sensor. It needs to Ge accuracy of the temperature sensor no special requirement to be asked.

Der Sollwert für eine Temperatur innerhalb der Bren­ nerplatte könnte z. B. 200°C betragen.The setpoint for a temperature within the bren nerplatte could e.g. B. 200 ° C.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es einen Flächen­ brenner zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor­ zuschlagen.Another object of the invention is a surface burner for performing the method according to the invention strike.

Bei einem Flächenbrenner mit einer Brennerplatte, die einen Mischraum abschließt, der von einem Gebläse, in dessen Saugbereich eine von einem Gasventil gesteuerte Gaszufuhr mün­ det und das den Mischraum mit einem Gas-Luftgemisch versorgt, wird daher vorgeschlagen, daß das Gebläse und das Gasventil von einer Steuerung gesteuert ist, die eingangsseitig mit einem Temperaturfühler verbunden ist und die das Gebläse in Abhän­ gigkeit von der dem Temperaturfühler erfaßten Temperatur re­ gelt, wobei bei steigender Temperatur die Förderleistung des Gebläses erhöht wird.For a flat burner with a burner plate, the closes a mixing room by a fan, in the Suction area a gas supply controlled by a gas valve det and which supplies the mixing room with a gas-air mixture, it is therefore proposed that the blower and the gas valve is controlled by a controller that is connected to a Temperature sensor is connected and the blower depends of the temperature detected by the temperature sensor re applies, the delivery rate of the Blower is increased.

Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß eine Beeinflussung der Lage der Flammenfront in Abhängigkeit von der Temperatur des Brenners möglich ist. Das kann mit relativ einfachen Temperaturfühlern das geschehen, wobei eine Genauig­ keit von z. B. +10°K durchaus ausreichend ist.These measures ensure that a Influencing the position of the flame front depending on the temperature of the burner is possible. That can be done with relative  simple temperature sensors that happen, one accurate speed of z. B. + 10 ° K is quite sufficient.

Weiters kann vorgesehen sein, daß die Regelung in Ab­ hängigkeit von zwei Grenzwerten der Temperatur erfolgt, wo­ durch sich ein einfacher Aufbau der Steuerung ergibt.Furthermore, it can be provided that the regulation in Ab dependence on two temperature limits where resulting in a simple structure of the control.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorge­ sehen sein, daß die Steuerung eine Sicherheitsschaltung auf­ weist, die ein Zeitglied aufweist, das mit Schwellwertschal­ tern verbunden ist, die bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur und überschreiten einer bestimmten maximalen Temperatur die Zeitschaltung aktivieren und bei überschreiten der Mindesttemperatur, bzw. Unterschreiten der maximalen Tem­ peratur rücksetzen, wobei das Zeitglied bei seinem Ablauf ein das Gasventil sperrendes Signal abgibt.According to a further feature of the invention can be can be seen that the controller has a safety circuit points, which has a timer that with threshold scarf tern is connected, when falling below a certain Minimum temperature and exceed a certain maximum Temperature activate the time switch and exceed if the minimum temperature, or falling below the maximum tem reset temperature, with the timer on when it expires the gas valve closes signal.

Auf diese Weise ergibt sich eine günstige Verknüpfung der Brennersteuerung mit Sicherheitseinrichtungen, wobei sich durch die Heranziehung der Temperatur des Brenners als Krite­ rium für die Sicherheitsabschaltung des Brenners der Vorteil eines im Hinblick auf die Sicherheit des Brennerbetriebes für die Sicherheit sehr aussagekräftiges Kriterium herangezogen wird.In this way there is a favorable link the burner control with safety devices, whereby by using the temperature of the burner as criteria advantage for the safety shutdown of the burner one with regard to the safety of the burner operation for the security very meaningful criterion becomes.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher er­ läuert. Dabei zeigtThe invention will now he closer to the drawing lurks. It shows

Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Brenner, Fig. 1 schematically shows a burner according to the invention,

Fig. 2 ein Diagramm der Temperatur gegenüber der Luftzahl des Gemisches, Fig. 2 is a graph of temperature versus air ratio of the mixture,

Fig. 3 ein Diagramm des Drehzahl-Sollwertes des Ge­ bläses in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennerplatte und Fig. 3 is a diagram of the speed setpoint of the Ge blower depending on the temperature of the burner plate and

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Anordnung des Temperaturfühlers. Fig. 4 is an enlarged view of the arrangement of the temperature sensor.

Der Brenner 1 ist in einem Brennraum 2 angeordnet, der mit einer Abgasleitung 3 verbunden ist. In diesem Brenn­ raum ist ein Wärmetauscher 4 angeordnet, der den Brenngasen Wärme entzieht.The burner 1 is arranged in a combustion chamber 2 , which is connected to an exhaust pipe 3 . In this combustion chamber, a heat exchanger 4 is arranged, which extracts heat from the fuel gases.

Der Brenner ist als eine Brennerplatte 1 ausgebildet, die einen Mischraum 5 nach oben zu begrenzt. In diesen Misch­ raum 5 mündet eine mit der Druckseite eines Gebläses 6 verbun­ dene Leitung 7. An der Saugseite 6 des Gebläses 6 wird Ver­ brennungsluft und gleichzeitig Gas angesaugt. The burner is designed as a burner plate 1 , which limits a mixing chamber 5 at the top. In this mixing room 5 opens with the pressure side of a blower 6 connected conduit 7 . On the suction side 6 of the blower 6 , combustion air and gas are simultaneously sucked in.

Letzteres wird über eine Leitung 8, in der ein Gas­ ventil 9 angeordnet ist zugeführt.The latter is supplied via a line 8 in which a gas valve 9 is arranged.

In der Brennerplatte 1 ist ein Temperaturfühler 10 angeordnet, der mit einem Eingang einer Steuerung 11 verbunden ist, deren Ausgänge mit dem Gebläse 6, dem Gasventil 9, sowie einer Zündelektrode 12 und einer Überwachungselektrode 13 ver­ bunden sind. Dabei sind die beiden Elektroden 12, 13 oberhalb der Brennerplatte 1 angeordnet, wobei die Überwachungselek­ trode 13 mit Hochspannung beaufschlagt ist und erfaßt über den Ionisationsstrom das Vorhandensein einer Flamme.In the burner plate 1 , a temperature sensor 10 is arranged, which is connected to an input of a controller 11 , the outputs of which are connected to the blower 6 , the gas valve 9 , and an ignition electrode 12 and a monitoring electrode 13 . The two electrodes 12 , 13 are arranged above the burner plate 1 , with the monitoring electrode 13 being subjected to high voltage and detecting the presence of a flame via the ionization current.

Die Steuerung 11 steuert das Gebläse 6 in der Weise, daß sobald eine bestimmte Solltemperatur, die vom Temperatursensor 10 der Brennerplatte 1 erfaßt wird, über­ schritten wird, dessen Drehzahl und damit dessen Förder­ leistung solange erhöht wird, bis entweder die besagte Soll- Temperatur wieder erreicht wird oder das Gebläse 6 mit dessen maximaler Drehzahl und damit maximaler Förderleistung betrie­ ben wird.The controller 11 controls the blower 6 in such a way that as soon as a certain target temperature, which is detected by the temperature sensor 10 of the burner plate 1 , is exceeded, its speed and thus its delivery rate is increased until either the said target temperature again is reached or the blower 6 is operated at its maximum speed and thus maximum delivery rate.

Steigt trotz dieses Betriebes des Gebläses 6 die Temperatur der Brennerplatte 1 weiter, so wird nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit das Gasventil 9 geschlossen und damit der Brenner stillgesetzt.If the temperature of the burner plate 1 continues to rise despite this operation of the fan 6 , the gas valve 9 is closed after a predetermined time and the burner is thus stopped.

Andererseits wird auch, wenn die Temperatur der Bren­ nerplatte 1 trotz des Betriebes des Gebläses 6 mit der minima­ len Drehzahl und damit minimaler Förderleistung weiter ab­ sinkt, das Gasventil 6 nach Ablauf einer bestimmten Zeit eben­ falls geschlossen.On the other hand, even if the temperature of the Bren nerplatte 1 despite the operation of the blower 6 with the minima len speed and thus minimum flow rate continues to decrease, the gas valve 6 after a certain time just if closed.

Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, daß der Brenner in Ab­ hängigkeit von der Temperatur der Brennerplatte 1 mit einer sich ändernden Luftzahl betrieben wird, wobei ein bestimmter Toleranzbereich der Luftzahl vorgesehen ist. Aus Fig. 3 ist zu ersehen, wie die Ansteuerung des Gebläses sich mit der Plat­ tentemperatur ändert. Dargestellt am Beispiel eines p-Reglers mit Endlagenbegrenzung.From Fig. 2 it can be seen that the burner is operated in dependence on the temperature of the burner plate 1 with a changing air ratio, with a certain tolerance range of the air ratio is provided. From Fig. 3 it can be seen how the control of the fan changes with the plate tent temperature. Shown using the example of a p-controller with end position limitation.

Aus der Fig. 4 ist zu ersehen, daß der Temperaturfüh­ ler 10 von unten her in die Brennerplatte 1 eingesetzt ist und sich über ca. ¾ der Höhe der Brennerplatte 1 erstreckt.From Fig. 4 it can be seen that the temperature sensor 10 is inserted from below into the burner plate 1 and extends over about ca. the height of the burner plate 1 .

Claims (5)

1. Verfahren zur Regelung eines voll vormischenden Flächenbrenners, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur im Bereich des Brenners gere­ gelt wird.1. A method for controlling a fully premixing surface burner, characterized in that the air supply is regulated depending on the temperature in the area of the burner. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung in Abhängigkeit von zwei Grenzwerten erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that that the regulation takes place depending on two limit values. 3. Flächenbrenner zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einer Brenner­ platte, die einen Mischraum abschließt, der von einem Gebläse, in dessen Saugbereich eine von einem Gasventil gesteuerte Gas­ zufuhr mündet und das den Mischraum mit einem Gas-Luftgemisch versorgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (6) und das Gasventil von einer Steuerung (11) gesteuert ist, die eingangs­ seitig mit einem Temperaturfühler (10) verbunden ist und die das Gebläse (6) in Abhängigkeit von der vom Temperaturfühler erfaßten Temperatur regelt, wobei bei mit steigender Tempera­ tur die Förderleistung des Gebläses erhöht wird.3. surface burner for performing the method according to at least one of claims 1 or 2, with a burner plate, which closes a mixing chamber, which opens from a fan, in the suction area of which a gas controlled by a gas valve opens and which mixes the mixing chamber with a gas Air mixture supplied, characterized in that the blower ( 6 ) and the gas valve is controlled by a controller ( 11 ) which is connected on the input side to a temperature sensor ( 10 ) and which controls the blower ( 6 ) as a function of the temperature detected by the temperature sensor regulates, the conveying capacity of the blower being increased as the temperature rises. 4. Flächenbrenner nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Regelung des Gebläses (6) zwischen zwei Grenzwerten erfolgt, die Grenzwerten der vom Temperaturfüh­ ler (10) erfaßten Temperatur der Brennerplatte (1) ent­ sprechen.4. Surface burner according to claim 3, characterized in that the control of the fan ( 6 ) between two limit values, the limit values of the temperature sensor ( 10 ) detected temperature of the burner plate ( 1 ) speak accordingly. 5. Flächenbrenner noch Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung eine Sicherheitsschaltung auf­ weist, die ein Zeitglied aufweist, das mit Schwellwertschal­ tern verbunden ist, die bei Unterschreiten einer bestimmten Mindesttemperatur und Überschreiten einer bestimmtem maximalen Temperatur die Zeitschaltung aktivieren und bei überschreiten der Mindesttemperatur bzw. Unterschreiten der maximalen Tem­ peratur rücksetzen, wobei das Zeitglied bei seinem Ablauf ein das Gasventil (9) sperrendes Signal abgibt.5. Surface burner still claim 3 or 4, characterized in that the control has a safety circuit, which has a timer, which is connected to threshold switches, which activate the time circuit when falling below a certain minimum temperature and exceeding a certain maximum temperature and at reset the minimum temperature or fall below the maximum temperature, the timer emitting a gas valve ( 9 ) blocking signal when it expires.