EP1241409A2 - Device for introducing a gas-air mixture in a combustion chamber - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for initiating a Fuel gas-air mixture in a combustion chamber after Preamble of claim 1.
- the invention has the task of a device for introducing a fuel gas-air mixture into a Combustion chamber with a pipe system and an adjustable one Conveyor unit, in particular a blower, to promote the Propose fuel gas that the control area without Change in the delivery unit increases and at the same time the Noise development minimized.
- one according to the invention is distinguished Device characterized in that the line system at least an additional control device for mass flow control having.
- a regulation of the Conveying unit, in particular the fan, according to the invention optionally dispensable and / or the regulatory area of the Device significantly expanded.
- the power range of the in Flow direction arranged behind the device Burner according to the invention significantly enlarged.
- Especially in the area of the lower speed of the Conveyor unit can thereby be significantly smaller Mass flow of the fuel gas-air mixture into the combustion chamber are transported, so that especially high Runtimes (low clock rates) and therefore short Heating outputs of the burner can be achieved. Accordingly, unnecessarily high levels may be necessary Heating performance under appropriate operating conditions be avoided, which among other things, to an advantageous Reduction of fuel gas consumption and starting emissions can lead.
- a controller device is a comparative one simple and economical conveyor unit for Promotion of the fuel gas-air mixture can be used so that a particularly economical production and / or Operation of the device according to the invention guaranteed can be.
- the Controller device at least one controllable throttle element.
- the adjustable throttle element By using the adjustable throttle element, the Control device according to the invention without much effort realizable. At the same time can be tried and tested Standard components like on a throttle valve or the like are used so that a economically favorable regulator device according to the invention can be realized.
- the throttle element is preferably forward in the flow direction and / or arranged behind the conveyor unit.
- This can the controller device according to the invention or the Throttle element especially depending on the spatial Framework conditions can be flexibly adapted to these. In can advantageously by means of several throttle elements Control range of the device is also significantly increased become.
- the Regulator device a return line, wherein in Flow direction upstream and downstream of the conveyor unit Branch point of the return line on the line system is provided.
- the Return line the controllable throttle element.
- At least one sensor is for Mass flow measurement provided. This is special viewed behind and / or in front of the controller device according to the invention arranged. hereby is preferably fed to the combustion chamber Mass flow rate can be determined so that it is a manipulated variable for the advantageous almost automatic control of the controller device according to the invention, in particular the Throttle element can be used.
- Figure 1 is a schematic block diagram of a Conveyor 1 with a blower 2 and one in Flow direction arranged in front of the blower 2 and one downstream of the blower 2 arranged throttle 3 shown.
- the conveyor device 1 promotes a fuel gas-air mixture to a combustion chamber 5 according to the arrows shown in the figures.
- the conveyor device 10 shows a conveyor device 10 as a schematic Block representation listed.
- the conveyor device 10 has in contrast to the conveyor device 1 according to FIG Return line 6 on.
- the return line 6 branches to two Branch points 8 and 9 in the flow direction in front and behind the blower 2.
- the return line 6 furthermore comprises a choke 7.
- the inventive expansion of the modulation range Conveying devices 1 and 10 are carried out in particular by means of a control of pressure losses ⁇ p in the flow space of the Overall system.
- ⁇ p pressure losses in the flow space of the Overall system.
- blowers 2 have a particular one lower limit speed so that a lower Limit mass flow to the combustion chamber 5 can be promoted. As a result, a lower limit heating output cannot be undercut.
- Appropriate fans have for example a ratio of the lower to the upper Mass flow rate of about 1: 3.
- the invention is mainly in the lower Limit speed of the blower 2 by means of the adjustable Chokes 3, 4 and / or 7 of the mass flow to be fed m regulated.
- the ratio of the lower to the upper mass flow rate from approx. 1: 3 to approx. 1:10 be expanded according to the invention.
- the chokes 3 and 4 according to FIG. 1 are advantageously in the Normal operation largely open. Against that is Throttle 7 as shown in Figure 2 largely in normal operation locked.
- the mass flow m conveyed to the combustion chamber 5 is reduced.
- the corresponding relationship between the mass flow m and the pressure drop ⁇ p at constant speed n is shown schematically in FIGS. 3 and 4.
- the mass flow m I represents the mass flow m in normal operation when the throttle 3, 4 is not actuated
- the mass flow m II represents the mass flow m in throttled operation when the throttle 3, 4 or 7 is actuated.
- the mass flow m I with the throttle 7 actuated represents the mass flow m in front of the branch point 9, the mass flow m II the mass flow m behind the branch point 8 and the mass flow m III the mass flow m of the blower 2 ,
- the controller device in particular the Choke 3, 4 and 7, can continuously, in predetermined levels and / or operated in a digital manner are or promoted to the combustion chamber 5 Control mass flow m.
- a sensor for Measurement of the mass flow can be arranged, whereby a almost automatic control of the burner can be realized.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten eines
Brenngas-Luftgemisches in eine Brennkammer nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for initiating a
Fuel gas-air mixture in a combustion chamber after
Preamble of
Bislang sind beispielsweise teil- oder vollvormischende Gasbrennwertgeräte zur Einleitung des Brenngas-Luftgemisches in die Brennkammer mit einem Gebläse zur Förderung des Brenngas-Luftgemisches ausgestattet. Zwischen der Drehzahl des Gebläses und dem geförderten Massenstrom besteht ein linearer Zusammenhang, wobei dieser Massenstrom wiederum linear mit der Heizleistung des Brenners zusammenhängt. Entsprechende Brenner werden beispielsweise mittels einer kontinuierlichen oder mittels einer stufenweisen Modulation der Gebläsedrehzahl zur Variierung der Heizleistung des Brenners an sich ändernde Bedingungen angepasst. So far, for example, have been partially or fully premixed Gas condensing boilers for introducing the fuel gas-air mixture into the combustion chamber with a fan to promote the Fuel gas-air mixture. Between the speed of the fan and the mass flow conveyed exists linear relationship, this mass flow in turn linearly related to the heat output of the burner. Appropriate burners are, for example, by means of a continuous or by means of a gradual modulation the fan speed to vary the heating output of the Brenners adapted to changing conditions.
Nachteilig hierbei ist jedoch, dass entsprechende Gebläse, insbesondere im unteren Drehzahlbereich, unzureichend regelbar sind. Darüber hinaus treten häufig bei geringen Heizleistungen sogenannte "selbsterregende Brennkammerschwingungen" auf, so dass nachteilige Geräusche in der Anlage entstehen können.The disadvantage here, however, is that corresponding fans, insufficient, especially in the lower speed range are adjustable. In addition, they often occur at low Heating powers so-called "self-exciting Combustion chamber vibrations "on, so that adverse noise can arise in the system.
Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Einleiten eines Brenngas-Luft-Gemisches in eine Brennkammer mit einem Leitungssystem und einer regelbaren Fördereinheit, insbesondere einem Gebläse, zur Förderung des Brenngases vorzuschlagen, die den Regelungsbereich ohne Veränderung der Fördereinheit vergrößert und gleichzeitig die Geräuschentwicklung minimiert.In contrast, the invention has the task of a device for introducing a fuel gas-air mixture into a Combustion chamber with a pipe system and an adjustable one Conveyor unit, in particular a blower, to promote the Propose fuel gas that the control area without Change in the delivery unit increases and at the same time the Noise development minimized.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Stand der Technik der
einleitend genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.This task is based on a prior art
type mentioned in the introduction by the characteristic features
of
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.By the measures mentioned in the subclaims advantageous embodiments and developments of the invention possible.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass das Leitungssystem wenigstens eine zusätzliche Reglervorrichtung zur Massenstromregelung aufweist. In vorteilhafter Weise wird eine Regelung der Fördereinheit, insbesondere des Gebläses, erfindungsgemäß gegebenenfalls verzichtbar und/oder der Regelungsbereich der Vorrichtung wesentlich erweitert.Accordingly, one according to the invention is distinguished Device characterized in that the line system at least an additional control device for mass flow control having. A regulation of the Conveying unit, in particular the fan, according to the invention optionally dispensable and / or the regulatory area of the Device significantly expanded.
Vorteilhafterweise wird der Leistungsbereich des in Strömungsrichtung hinter der Vorrichtung angeordneten Brenners gemäß der Erfindung wesentlich vergrößert. Insbesondere im Bereich der unteren Drehzahl der Fördereinheit kann hierdurch ein deutlich geringerer Massenstrom des Brenngas-Luftgemisches in die Brennkammer befördert werden, so dass vor allem auch besonders hohe Laufzeiten (niedrige Taktraten) und somit geringe Heizleistungen des Brenners realisierbar sind. Dementsprechend können gegebenenfalls unnötig hohe Heizleistungen bei entsprechenden Betriebsbedingungen vermieden werden, was unter anderem zu einer vorteilhaften Reduzierung des Brenngasverbrauches und der Startemissionen führen kann.The power range of the in Flow direction arranged behind the device Burner according to the invention significantly enlarged. Especially in the area of the lower speed of the Conveyor unit can thereby be significantly smaller Mass flow of the fuel gas-air mixture into the combustion chamber are transported, so that especially high Runtimes (low clock rates) and therefore short Heating outputs of the burner can be achieved. Accordingly, unnecessarily high levels may be necessary Heating performance under appropriate operating conditions be avoided, which among other things, to an advantageous Reduction of fuel gas consumption and starting emissions can lead.
Darüber hinaus können die sogenannten "selbsterregenden Brennkammerschwingungen" vor allem bei geringen Heizleistungen des Brenners durch die erfindungsgemäße Reglervorrichtung vermieden werden. Insbesondere die aerodynamische und akustische Eigenfrequenz des Strömungsraumes wird hierdurch in vorteilhafter Weise zur Vermeidung der Brennkammerschwingungen verändert.In addition, the so-called "self-exciting Burning chamber vibrations "especially at low Heating performance of the burner by the invention Control device can be avoided. especially the aerodynamic and acoustic natural frequency of the Flow space is thereby advantageously Avoiding combustion chamber vibrations changed.
Mit Hilfe der zusätzlichen, erfindungsgemäßen Reglervorrichtung ist beispielsweise eine vergleichsweise einfache und wirtschaftlich günstige Fördereinheit zur Förderung des Brenngas-Luftgemisches einsetzbar, so dass eine besonders wirtschaftlich günstige Fertigung und/oder Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet werden kann.With the help of the additional inventive For example, a controller device is a comparative one simple and economical conveyor unit for Promotion of the fuel gas-air mixture can be used so that a particularly economical production and / or Operation of the device according to the invention guaranteed can be.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die Reglervorrichtung wenigstens ein regelbares Drosselelement. Durch die Verwendung des regelbaren Drosselelementes ist die erfindungsgemäße Regelvorrichtung ohne großen Aufwand realisierbar. Gleichzeitig kann auf vielfach bewährte Standardkomponenten wie auf eine Drosselarmatur oder dergleichen zurückgegriffen werden, so dass eine wirtschaftlich günstige, erfindungsgemäße Reglervorrichtung realisiert werden kann.In a particular embodiment of the invention, the Controller device at least one controllable throttle element. By using the adjustable throttle element, the Control device according to the invention without much effort realizable. At the same time can be tried and tested Standard components like on a throttle valve or the like are used so that a economically favorable regulator device according to the invention can be realized.
Vorzugsweise wird das Drosselelement in Strömungsrichtung vor und/oder hinter der Fördereinheit angeordnet. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Reglervorrichtung beziehungsweise das Drosselelement vor allem in Abhängigkeit der räumlichen Rahmenbedingungen flexibel an diese angepasst werden. In vorteilhafter Weise kann mittels mehrerer Drosselelemente der Regelungsbereich der Vorrichtung zusätzlich deutlich erhöht werden.The throttle element is preferably forward in the flow direction and / or arranged behind the conveyor unit. This can the controller device according to the invention or the Throttle element especially depending on the spatial Framework conditions can be flexibly adapted to these. In can advantageously by means of several throttle elements Control range of the device is also significantly increased become.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung umfasst die Reglervorrichtung eine Rückführleitung, wobei in Strömungsrichtung vor und hinter der Fördereinheit je eine Abzweigstelle der Rückführleitung am Leitungssystem vorgesehen ist. Vorteilhafterweise umfasst die Rückführleitung das regelbare Drosselelement. Mit Hilfe dieser alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ebenfalls die Regelung des zum Brenner geförderten Massenstromes des Brenngas-Luftgemisches realisierbar. Gleichzeitig wird wiederum eine Regelung der Fördereinheit, insbesondere des Gebläses, gemäß der Erfindung gegebenenfalls verzichtbar, der Regelungsbereich der Vorrichtung wesentlich erhöht und/oder die aerodynamische und akustische Eigenfrequenz der Anlage veränderbar, wodurch nachteilige Brennkammergeräusche vermieden werden können.In a special development of the invention, the Regulator device a return line, wherein in Flow direction upstream and downstream of the conveyor unit Branch point of the return line on the line system is provided. Advantageously, the Return line the controllable throttle element. With help this alternative embodiment of the invention also the regulation of the conveyed to the burner Mass flow of the fuel gas-air mixture can be realized. At the same time, regulation of the delivery unit, especially the fan, according to the invention if necessary dispensable, the control range of the device is essential increases and / or the aerodynamic and acoustic Natural frequency of the system can be changed, which is disadvantageous Combustion chamber noises can be avoided.
Vorteilhafterweise ist wenigstens ein Messwertaufnehmer zur Messung des Massenstromes vorgesehen. Dieser ist insbesondere in Strömungsrichtung betrachtet hinter und/oder vor der erfindungsgemäßen Reglervorrichtung angeordnet. Hierdurch wird vorzugsweise die der Brennkammer zugeführte Massenstrommenge ermittelbar, so dass diese als Stellgröße zur vorteilhaften nahezu automatischen Regelung der erfindungsgemäßen Reglervorrichtung, insbesondere des Drosselelementes, verwendet werden kann.Advantageously, at least one sensor is for Mass flow measurement provided. This is special viewed behind and / or in front of the controller device according to the invention arranged. hereby is preferably fed to the combustion chamber Mass flow rate can be determined so that it is a manipulated variable for the advantageous almost automatic control of the controller device according to the invention, in particular the Throttle element can be used.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and will be explained in more detail below with reference to the figures explained.
- Figur 1Figure 1
- ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,a schematic block diagram one according to the invention Contraption,
- Figur 2Figure 2
- ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Rückführung,a schematic Block diagram of a device according to the invention with return,
- Figur 3Figure 3
-
ein schematisch dargestelltes
Kennlinienfeld der Vorrichtung
gemäß Figur 1 eines
Massenstromes in Abhängigkeit
einer Drehzahl sowie einer
Druckdifferenz unda schematically shown
Characteristic field of the
device 1 according to FIG Mass flow depending a speed as well as a Pressure difference and - Figur 4Figure 4
- ein schematisch dargestelltes Kennlinienfeld der Vorrichtung gemäß Figur 2 eines Massenstromes in Abhängigkeit einer Drehzahl sowie einer Druckdifferenz.a schematically shown Characteristic field of the device according to Figure 2 Mass flow depending a speed as well as a Pressure difference.
In Figur 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer
Fördervorrichtung 1 mit einem Gebläse 2 sowie einer in
Strömungsrichtung vor dem Gebläse 2 angeordneten Drossel 4
und einer in Strömungsrichtung hinter dem Gebläse 2
angeordneten Drossel 3 dargestellt. Die Fördervorrichtung 1
fördert ein Brenngas-Luftgemisch zu einer Brennkammer 5 gemäß
den in den Figuren dargestellten Pfeilen.In Figure 1 is a schematic block diagram of a
In Figur 2 ist eine Fördervorrichtung 10 als schematische
Blockdarstellung aufgeführt. Die Fördervorrichtung 10 weist
im Gegensatz zur Fördervorrichtung 1 gemäß Figur 1 eine
Rückführleitung 6 auf. Die Rückführleitung 6 zweigt an zwei
Abzweigstellen 8 und 9 in Strömungsrichtung vor und hinter
dem Gebläse 2 ab. Weiterhin umfasst die Rückführleitung 6
eine Drossel 7.2 shows a
Die erfindungsgemäße Erweiterung des Modulationsbereiches der
Fördervorrichtungen 1 und 10 erfolgt insbesondere mittels
einer Steuerung von Druckverlusten Δp im Strömungsraum des
Gesamtsystems. Beispielsweise ergeben sich für das
Gesamtsystem, d.h. die Fördervorrichtung 1, 10 sowie der
Brenner, im weiten Bereich der Leistungsmodulation gegenüber
dem Stand der Technik keine Änderungen. D.h., dass hierbei im
Normalbetrieb die Leistungsmodulation im Wesentlichen über
eine Variation einer Drehzahl n des Gebläses 2 erfolgt.The inventive expansion of the modulation
Handelsübliche Gebläse 2 weisen vor allem eine bestimmte
untere Grenzdrehzahl auf, so dass ein unterer
Grenzmassenstrom zur Brennkammer 5 gefördert werden kann.
Hierdurch kann eine untere Grenzheizleistung nicht
unterschritten werden. Entsprechende Gebläse weisen
beispielsweise ein Verhältnis der unteren zur oberen
Massenstrommenge von ca. 1 : 3 auf.Commercial blowers 2 have a particular one
lower limit speed so that a lower
Limit mass flow to the
Gemäß der Erfindung wird vor allem im Bereich der unteren
Grenzdrehzahl des Gebläses 2 mittels der einstellbaren
Drosseln 3, 4 und/oder 7 der zufördernde Massenstrom m
geregelt. So kann beispielsweise das Verhältnis der unteren
zur oberen Massenstrommenge von ca. 1 : 3 auf ca. 1 : 10
gemäß der Erfindung erweitert werden.According to the invention is mainly in the lower
Limit speed of the blower 2 by means of the
Vorteilhafterweise sind die Drosseln 3 und 4 gemäß Figur 1 im
Normalbetrieb weitestgehend geöffnet. Dagegen ist die
Drossel 7 gemäß Figur 2 im Normalbetrieb weitestgehend
verschlossen.The
Wird die Drossel 3, 4 und/oder 7 geregelt, so reduziert sich
der zur Brennkammer 5 geförderte Massenstrom m. Der
entsprechende Zusammenhang zwischen dem Massenstrom m und dem
Druckverlust Δp bei konstanter Drehzahl n ist in Figur 3 und
4 schematisch dargestellt. Gemäß Figur 3 stellt für die
Fördervorrichtung 1 gemäß Figur 1 der Massenstrom mI den
Massenstrom m im Normalbetrieb bei nicht betätigter Drossel
3, 4 und der Massenstrom mII den Massenstrom m im
gedrosselten Betrieb bei betätigter Drossel 3, 4
beziehungsweise 7 dar.If the
Gemäß Figur 4 stellt für die Fördervorrichtung 10 gemäß Figur
2 der Massenstrom mI bei betätigter Drossel 7 den Massenstrom
m vor der Abzweigstelle 9, der Massenstrom mII den
Massenstrom m hinter der Abzweigstelle 8 und der Massenstrom
mIII den Massenstrom m des Gebläses 2 dar.According to FIG. 4, for the
Die erfindungsgemäße Reglervorrichtung, insbesondere die
Drossel 3, 4 sowie 7, kann hierbei kontinuierlich, in
vorgegebenen Stufen und/oder in digitaler Weise betätigt
werden beziehungsweise den zur Brennkammer 5 geförderten
Massenstrom m regeln.The controller device according to the invention, in particular the
Darüber hinaus wird mittels der erfindungsgemäßen
Reglervorrichtung durch Betätigen der Drosseln 3, 4 oder 7
die aerodynamische Eigenfrequenz des entsprechenden
Strömungsraumes verändert, so dass sogenannte
"selbsterregende Brennkammerschwingungen" vermieden werden
können. Diese treten insbesondere bei geringen Heizleistungen
des Brenners auf.In addition, by means of the
Control device by
Grundsätzlich kann zwischen der Brennkammer 5 und der Drossel
3 beziehungsweise der Abzweigstelle 8 und/oder in
Strömungsrichtung betrachtet vor der Drossel 4
beziehungsweise der Abzweigstelle 9 ein Messwertaufnehmer zur
Messung des Massenstroms angeordnet werden, wodurch eine
nahezu automatische Regelung des Brenners realisierbar ist. Basically, there can be between the
- 11
- Fördervorrichtungconveyor
- 22
- Gebläsefan
- 33
- Drosselthrottle
- 44
- Drosselthrottle
- 55
- Brennkammercombustion chamber
- 66
- RückführleitungReturn line
- 77
- Drosselthrottle
- 88th
- Abzweigstellebranching point
- 99
- Abzweigstellebranching point
- 1010
- Fördervorrichtungconveyor
- ΔpAp
- Druckverlustpressure drop
- nn
- Drehzahlrotational speed
- mm
- Massenstrommass flow
Claims (7)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10112666A DE10112666A1 (en) | 2001-03-16 | 2001-03-16 | Device for introducing fuel gas into a combustion chamber |
DE10112666 | 2001-03-16 |
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EP1241409A3 EP1241409A3 (en) | 2004-05-19 |
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Family Applications (1)
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EP01130570A Withdrawn EP1241409A3 (en) | 2001-03-16 | 2001-12-21 | Device for introducing a gas-air mixture in a combustion chamber |
Country Status (2)
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