EP0015480B1

EP0015480B1 - Vorrichtung zur Gemischregelung für Gasfeuerungen

Info

Publication number: EP0015480B1
Application number: EP19800100938
Authority: EP
Inventors: Gustav Ing.-grad. Niedergesäss
Original assignee: Ruhrgas AG
Current assignee: EON Ruhrgas AG
Priority date: 1979-03-02
Filing date: 1980-02-26
Publication date: 1984-06-20
Also published as: EP0015480A3; DE2908197C2; DE2908197A1; EP0015480A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Konstanthalten des Mischverhältnisses von Gas und Verbrennungsluft, die durch getrennte Leitungen einem Gebläsebrenner zugeführt werden mit einer Druckmessstelle in einer der Leitungen, einem an die Druckmessstelle angeschlossenen membrangesteuerten Druckwandler, der sein Arbeitsmedium aus einer der beiden Leitungen erhält und einen dem gemessenen Druck entsprechenden Proportionaldruck erzeugt, und mit einem durch den Proportionaldruck gesteuerten Gleichdruckregler in der anderen Leitung.
Eine Vorrichtung der obengenannten Art ist beispielsweise aus der DE-OS 2834242 bekannt. Sie arbeitet mit einem Druckwandler, dessen Arbeitsmedium einen in der Gasleitung liegenden Gleichdruckregler beaufschlagt. Der Druckwandler ist ehenfalls als Gleichdruckregler ausgebildet.
Der Nachteil der bekannten Konstruktionen besteht darin, dass die Regelgenauigkeit des Druckwandlers gering ist. Jede Verstellung des Ventilelementes bedingt nämlich eine Auslenkung der Membranen, wodurch sich deren wirksame Flächen ändern.
Jede Verstellung führt also zu einer Verschiebung des Betriebspunktes der Membranen auf deren nicht linearen Kennlinien. Hinzu kommt, dass die Membranen mit einer beträchtlichen Hysteresis behaftet sind.
Die Nachteile gelten gleichermassen für die GB-A-443259, die DE-OS 1751350 und die DE-OS 2412720.
Die AT-B-196999 arbeitet mit einem Gleichgewichtssystem, jedoch ist diesem ein membrangesteuerter Druckregler vorgeschaltet, der ebenfalls die zu der DE-OS 2834242 angegebenen Nachteile besitzt, ganz abgesehen davon, dass Fremdenergie benötigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäss, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine grosse Regelgenauigkeit aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Die Patentansprüche 2-4 kennzeichnen vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäss führt jede geringfügige Auslenkung der Membran des Druckwandlers zu einer entsprechenden Betätigung des Kraftschalters, und zwar derart, dass die Membranauslenkung sofort wieder ausgeglichen und beseitigt wird. Dadurch entfallen die Nachteile der bekannten Vorrichtungen.
Hinzu kommt, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung eine hohe Ansprechempfindlichkeit besitzt. Dies bietet die vorteilhafte Möglichkeit, die Membran des Druckwandlers mit einem von der Druckmessstelle gelieferten, vorzugsweise kleinen Differenzdruck zu beaufschlagen. Die Druckmessstelle liefert also eine Mengenmessung. Eine solche an sich bekannte Mengenmessung erlaubt es, das vorgewählte Mischungsverhältnis auch dann konstant zu halten, wenn sich die Betriebsbedingungen eines zwischen der Druckmessstelle und dem Brenner liegenden Rekuperators ändern. Letzteres ist bei einer einfachen Druckmessung nicht möglich, da diese diejenigen Durchsatzänderungen nicht exakt wiedergibt, die aus der Aufheizung oder Abkühlung des Rekuperators resultieren.
Das Verhältnis der wirksamen Flächen einerseits der Membran des Druckwandlers und andererseits des Kraftschalters kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen vorgewählt werden, und zwar vorteilhafterweise auch derart, dass der vom Kraftschalter erzeugte Proportionaldruck wesentlich höher als der in der Luftleitung herrschende Druck ist. Man kann also den Gasdruck wesentlich höher als den Luftdruck wählen.
Schliesslich bietet die erfindungsgemässe Vorrichtung in vorteilhafter Weise eine äusserst einfache und exakte Möglichkeit zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses. Durch den als Gewichtsbelastung arbeitenden Verstellschieber des Übersetzungshebels wird die Vorspannung des Kraftschalters und damit die relative Höhe ds Proportionaidruckes vorgewählt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung. Die vom Gebläse 4 durch die Leitung 8 dem Brenner 5 zugeführte Verbrennungsluft wird im Rekuperator 9 erwärmt. Vor dieser Erwärmungsstelle 9 ist eine Messdrossei 2, vorzugsweise in Form einer Messblende oder -düse, in der Verbrennungsluftleitung 8 eingebaut.
Der an dieser Messdrossel entstehende Differenzdruck wird über die Leitungen 6 und 7 dem Druckwandler 1 zugeführt. Der Differenzdruck wird im Druckwandler 1 in einen höheren Proportionaldruck umgewandelt, der über die Leitung 14 als Steuergrösse auf den in der Gasleitung 10 angeordneten Gasdruckregler 11 einwirkt. Die Leitung 12 dient zur Zufuhr des Hilfsmittels für den Druckwandler. Die Leitung 13 dient zum Abführen des Hilfsmittels, z. B. beim Herunterregeln.
Fig. 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung. Statt einer Messdrossel ist eine Druckmessstelle 3 in der Verbrennungsluftleitung 8 vor dem Rekuperator 9 eingebaut. Der Druck der vom Gebläse 4 gelieferten dem Brenner 5 zugeführten Verbrennungsluft wird über die Leitung 6 dem Druckwandler 1 zugeführt. In diesem wird der Druck in einem verstärkten Proportionaldruck umgewandelt, der über die Leitung 14 als Steuergrösse auf den in der Gasleitung 10 angeordneten Gasdruckregler 11 einwirkt. Die Leitung 12 dient zur Zufuhr des Hilfsmittels für den Druckwandler. Die Leitung 13 dient zur Abfuhr des Hilfsmittels.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform des Druckwandlers.
Im Gehäuse 15 ist die Membran 16 untergebracht. Soll der von der Messblende 2 kommende durchflussabhängige Differenzdruck in einen Proportionaidruck als Steuergrösse für den Gasdruckregler umgewandelt werden, so wird die Oberseite der Membran 16 über die Leitung 6 und die Öffnung 21 mit dem Plus-Druck und die Unterseite der Membran 16 über die Leitung 7 und die Öffnung 22 mit dem Minus-Druck der Messblende 2 beaufschlagt. Wird anstatt des Differenzdruckes der Druck in der Verbrennungsluftleitung als Steuergrösse verwendet, so wird nur die Oberseite der Membran 16 übr die Leitung 6 und die Öffnung 21 mit diesem Druck beaufschlagt. Die Öffnung 22 dient dann als Atmungsöffnung, d.h., an der Unterseite der Membran steht der Druck der Aussenluft an.
Differenzdruck oder Druck werden mit Hilfe der Membran 16 in eine Kraft umgewandelt, welche über den Membranteller 17 eine Veränderung der Stellung des Stellgliedes 18 bewirkt. Die Normalstellung des Stellgliedes wird durch eine an sich bekannte Korrektur- und Ausgleichsvorrichtung, z.B. die in Fig. 3 dargestellte Ausgleichsfeder 19, eingestellt. Die vom Stellglied 18 auf den Kraftschalter 20 übertragene Kraft wird in diesem in eine proportionale Kraft umgewandelt. Es ist vorteilhaft, einen pneumatischen Kraftschalter zu verwenden, da das Hilfsmittel dieses Kraftschalters, Gas oder Luft, direkt aus der Gas- oder Luftleitung entnbmmen werden kann, also kein fremdes Arbeitsmittel benötigt wird. Die Hauptbauteile des an sich bekannten pneumatischen Kraftschalters sind ein Faltenbalg 23 und eine Alternativsteuerung 24. Das Hilfsmittel wird dem Kraftschalter 20 über die Leitung 12 zugeführt. Im Gleichgewichtszustand werden nur Leckmengen des Hilfsmittels benötigt. Während des Regelvorganges - je nachdem, ob mehr oder weniger Gas am Brenner benötigt wird - wird das Arbeitsmittel entweder gespeichert oder über die Leitung 13 abgeführt. Das Übersetzungsverhältnis des Eingangsdruckes zum Druck, der auf den Gasdruckregler als Steuergrösse einwirkt, kann entweder in kleinerem Bereich ca. 1:4 bis 1:7 durch Verschieben des Verstellschiebers 26 auf dem Übersetzungshebel 25 geändert werden oder durch Austausch des Kraftschalters 20 gegen einen Kraftschalter mit entsprechendem wirksamen Querschnitt, wenn eine beträchtliche Veränderung des Übersetzungsverhältnisses notwendig ist, z. B. auf 1: 20.
Durch die vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses kann dieses in weiten Grenzen variiert werden. Da die Funktionsweise des erfindungsgemässen Druckwandlers auf einem Kraftvergleich beruht, ist der Regelbereich gross und die Regelabweichungen sind wesentlich geringer, als wenn die Funktion durch einen Wegvergleich erfolgt. Ausserdem ist der Druckwandler kostengünstig herstellbar.

Claims

1. Vorrichtung zum Konstanthalten des Mischungsverhältnisses von Gas und Verbrennungsluft, die durch getrennte Leitungen einem Gebläsebrenner zugeführt werden, mit einer Druckmessstelle in einer der Leitungen, einem an die Druckmessstelle angeschlossenen, membrangesteuerten Druckwandler, der sein Arbeitsmedium aus einer der beiden Leitungen erhält und einen dem gemessenen Druck entsprechenden Proportionaldruck erzeugt, und mit einem durch den Proportionaldruck gesteuerten Gleichdruckregler in der anderen Leitung, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (16) des Druckwandlers (1) in ihrer Gleichgewichtslage von einem ventilgesteuerten Kraftschalter (20) gehalten wird, der das Arbeitsmedium aufnimmt und unter dem Proportionaldruck an den Gleichdruckregler (11) anlegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (16) des Druckwandlers (1) mit einem von der Druckmessstelle (2) gelieferten Differenzialdruck beaufschlagbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Fläche des Kraftschalters (20) kleiner als die der Membran (16) des Druckwandlers (1) ist, wobei letzterer sein Arbeitsmedium aus der Leitung (10) mit dem höheren Druck erhält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Membran (16) des Druckwandlers (1) und dem Kraftschalter (20) ein Übersetzungshebel (25) mit einem Verstellschieber (26) zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses angeordnet ist.