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Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Gasheizgerät und
insbesondere auf eine automatische Regeleinrichtung des
Verbrennungsluft- und Gasdurchflusses in diesem Gerät, um dessen optimalen
Wirkungsgrad unter allen Arbeitsbedingungen zu gewährleisten.
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Da man unter dem Ausdruck "Gasheitgerät" vorzugsweise aber nicht
ausschließlich die Gaskessel versteht, wird im Laufe der nachfolgenden
Beschreibung der Einfachheit halber auf die letzteren Bezug genommen.
Derartige Gaskessel sind bekannt und werden in den meisten Fällen zum
Erhitzen von Wasser verwendet, das sowohl ein Heizgerät mit Radiatoren
als auch die verschiedenen sanitären Einrichtungen, mit denen die mit
solchen Gaskesseln versehenen Wohnungen ausgestattet sind, versorgt.
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Die Gaskessel konnen mit einem natürlichen oder mechanischen Abzug
funktionieren. Im letzteren Fall sind diese mit einem Saugventilator
versehen, um die Verbrennungsgase zu einem Kamin zu befördern.
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Das bei diesen Kesseln auftretende Problem besteht darin, eine
möglichst kontinuierliche und reguläre Regelung des
Brenngasdurchsatzes zu den Gaskesselbrennern in Abhängigkeit von der Änderung
des Wärmebedarfes des Kessels zu erhalten.
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Bei Gaskesseln, die mit einem Ventilator fur die Abgabe der
Verbrennungsgase ausgestattet sind, ist dieser Saugventilator
üblicherweise von der Art mit einer feststehenden Drehgeschwindigkeit
und dieses Merkmal gestattet es nicht, den Kessel bei jeder beliebigen
Arbeitsbedingung in seiner Höchstleistung auszunutzen, weil der Abzug,
der von dem mit einer festen Geschwindigkeit sich drehenden
Absaugventilator erzeugt wird, konstant ist und sich deshalb bei einer
Änderung des Wärmebedarfs durch den Benutzer nicht verändert.
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Die DE-A 3 401 665 beschreibt ein automatisches Regel gerät für den
Brennluft- und Gasdurchfluß in einem Gasheizgerät, versehen mit einem
Saugventilator für die Verbrennungsgase und bestehend aus einem
Steuermittel zur Steuerung der Umdrehungszahl des Saugventilators in
Abhängigkeit von der gewünschten Wassertemperatur, einer pneumatischen
Kreisleitung und einem darin angeordneten Wandler zur Regelung des
Brenngases und des Brenngasregelventils. In diesem Fall ist das
Drosselelement eine in einer im Rauchkanalauslaß vorgesehenen dünnen
Wand angebrachte Bohrung, wodurch eine mögliche Wirbel- und
Schmutzbildung verursacht und demzufolge die Einstelloperation
nachteilig beeinflußt werden kann. Des weiteren gestattet die darin
vorgesehene pneumatische Kreisleitung kein elastisches Ansprechen des
Wandlers.
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Aufgabe der Erfindung ist deshalb die oben genannte automatische
Regeleinrichtung des Verbrennungsluft- und Gasdurchflusses in einem
Gasheizgerät zu verbessern.
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Erfindungsgemäß ist die automatische Regeleinrichtung des
Verbrennungsluft- und Gasdurchflusses für ein Gasheizgerät mit einem
Verbrennungslufteinlaß und einem Rauchkanalauslaß und versehen mit
einem Saugventilator für den Rauchkanal und bestehend aus einem
Steuermittel zum Steuern der Umdrehungszahl des Saugventilators in
Abhängigkeit von der gewünschten Wassertemperatur, einer pneumatischen
Kreisleitung, einem in dieser Kreisleitung angeordneten Drosselelement
und einem darin angebrachten Wandler zum Steuern eines
Verbrennungsgasdosierventils dadurch gekennzeichnet, daß das
Drosselelement ein Venturirohr ist, das Venturirohr in dem
Verbrennungslufteinlaß angeordnet ist und die pneumatische
Kreisleitung sich von dem Venturihals über den Wandler zum Boden der
Verbrennungskammer erstreckt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist eine Sonde zum Messen
der Wassertemperatur im Heizgerät vorgesehen und die ihr Signal an
einen Drehzahlregler für den Saugventilator abgibt, um die
Umdrehungszahl des letzteren bei Anderung der Wassertemperatur zu variieren.
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Die Erfindung wird nun im einzelnen anhand einer bevorzugten
Ausführungsform beschrieben und in der anliegenden Zeichnung
veranschaulicht, die lediglich als Beispiel dient und daher nicht als
einschränkend zu betrachten ist; in der einzigen Figur ist die
pneumatische Kreisleitung zum Steuern der Offnung des
Verbrennungsgasventils in Abhängigkeit der Umdrehungszahl des
Ventilators mit dem Dosierwandler in vergrößerter Darstellung
schematisch veranschaulicht.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist ein Gaskessel schematisch
dargestellt, in diesem Fall ein Gaswasserheizgerät bestehend aus einer
Verbrennungskammer 1, in deren unterem Teil der Brenner 2 angeordnet
ist, der über das Dosierventil 3 mit Brenngas gespeist wird. Oberhalb
dem Brenner 2 ist ein Wärmeaustauscher 4 für den Austausch der Wärme
zwischen Verbrennungsgas und dem flüssigen Wärmeträger vorgesehen. Die
obere Wand der Verbrennungskammer 1 weist einen Auslaß 9 auf, in dem
ein Zentrifugalsaugventilator 5 angeordnet ist, der das verbrannte Gas
in der Verbrennungskammer 1 längs dem mit den Pfeilen 11 angezeigten
Weg ansaugt und zum Auslaß 12 abführt. Der Zentrifugalsaugventilator 5
ist mit einer elektronischen Steuervorrichtung 6, beispielsweise ein
Triac, versehen, die die Drehzahl des Motors von dem Saugventilator 5
steuert.
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Ein herkömmliches Potentiometer zum Steuern der Wärmeleistung und
wie üblicherweise in Heißwasser erzeugenden Kesseln dieser Art
verwendet hat die Funktion, die Umdrehungszahl des Saugventilators 5
und demzufolge den Brenngasdruck zu den Düsen des Brenners 2 in
Abhängigkeit von der geforderten Leistung des Heizgerätes vorzugeben,
um die vom Kessel geforderte Heizleistung zu liefern. Die Anzahl der
Umdrehungen des Saugventilators 5, wenn der Kessel das Wasser für
sanitäre Zwecke erhitzt, ist von dieser Position unabhängig.
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Die Brennluft wird vom Einlaß 10 in Richtung der Pfeile 13
angesaugt und wird durch ein Venturirohr, insgesamt mit 7 bezeichnet,
gepresst und dann nach unten in die Verbrennungskammer geleitet, um
die Brennerflamme zu speisen. Von dem Venturirohrhals wird eine
pneumatische Kreisleitung abgeleitet, der aus der mit der
Verbrennungskammer 1 verbundenen Leitung 8 gebildet ist. In die den
pneumatischen Steuerkreis bildende Leitung 8 ist ein Dosierwandler 14
vor dem Einlaß in die Verbrennungskammer 1 eingefügt, der direkt auf
das Dosierventil 3 für das Brenngas wirkt, indem er das Ventil in
Abhängigkeit der Druckdifferenz, die auf beide Seiten des
Dosierwandlers 14 einwirkt, öffnet bzw. schließt.
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In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform, hat der
Dosierwandler eine Membrane 16, die das Gehäuse 15 des Wandlers 14 in
zwei Kammern mit veränderlichem Volumen 17, 18 unterteilt. Es könnte
aber auch ein pneumatischer Wandler anderer Art, beispielsweise ein
Kolbenwandler oder irgendein beliebiger Wandler sein. Die Kammer 18
wird dem Druck p1 in der Verbrennungskammer 1 und die Kammer 17 dem in
dem Venturirohr 7 erzeugten und in der Leitung 8 herrschenden Druck p2
ausgesetzt. Ist der Druck p2 in der Leitung 8 geringer als der Druck
p1 in der Verbrennungskammer, dann schließt das Gasventil 3 und
umgekehrt, ist der Druck p2 in der Leitung 8 höher als der Druck p1 in
der Verbrennungskammer, dann öffnet das Gasventil 3.
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Im Kessel ist eine elektronische Steuerzentrale vorgesehen, die
üblicherweise aus einem Temperaturwähler für sanitäres Wasser und ein
Temperaturwähler für Heißwasser, die herkömmlicher Art und daher nicht
weiter veranschaulicht sind. Ferner ist eine Steuerzentrale für die
Flamme vorgesehen, die ebenfalls von herkömmlicher Art und daher nicht
weiter veranschaulicht ist.
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Die Arbeitsweise des Gaskessels mit dem Zentrifugalsaugventilator
zum Ansaugen der Verbrennungsgase und der erfindungsgemäßen
automatischen Regeleinrichtung ist folgende.
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Soll der Kessel angeheizt werden, verursacht der Saugventilator 5
ein Ansaugen in der Verbrennungskammer 1 und demzufolge ein Vakuum,
während er gleichzeitig über den Rauchkanalauslaß 12 die durch den
Wärmeaustauscher 4 strömenden Verbrennungsgase ausstößt, die durch den
Wärmeaustauscher 4 strömen, der das den Radiatoren des Heizgerätes
zuzuführende Wasser erhitzt.
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Durch das Ansaugen über den Saugventilator 5 erfolgt ein Ansaugen
der Brennluft von außen über den Lufteinlaß 10 und läßt ihn durch das
Venturirohr 7 strömen. Die angesaugte Luft erzeugt im Venturirohr ein
Vakuum, das über die Leitung 8 auf den Dosierwandler 14 einwirkt,
dessen Membrane 16 in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen den
Kammern 17 und 18 von Wandler 14 den Öffnungsgrad des Gasventils 3
steuert. Je höher also die Geschwindigkeit des Saugventilators 5 ist,
um so größer ist der Brenngasbedarf und umgekehrt ist es in dem Fall
einer geringen Umdrehungszahl des Venilators.
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Deshalb ist es offensichtlich, daß bei einer Änderung der
Drehgeschwindigkeit des Saugventilators in Abhängigkeit von den
Wärmebelastungen des Kessels eine Regelung der Menge der angesaugten
Brennluftströmung und des Gasstroms zum Brenner erhalten wird. Die
Sonde in der Warmwasserleitung dient zum Messen der Wassertemperatur
im Kessel und zur Weiterleitung der Information über diese Temperatur
an die Steuerzentrale. Beim Erhitzen des Wassers gibt die Sonde wie
bereits erwähnt ein Signal an die Steuerzentrale ab, die ein
Steuersignal an den Regler 6 der Umdrehungsgeschwindigkeit des
Saugventilators sendet, der seine Geschwindigkeit reduziert und sich
den geänderten Temperaturbedingungen anpaßt. Dieses Verfahren wird
solange wiederholt, bis die Wassertemperatur den vorgegebenen Wert
erreicht hat, d.h. der Saugventilator reduziert seine
Umdrehungsgeschindigkeit beim Zunehmen der Wassertemperatur. Die Temperatur von
sanitärem und Heißwasser kann unabhängig gewählt und gesteuert werden.
Vorzugsweise ist nur eine Sonde vorhanden, die die Wassertemperatur
der Hauptleitung oder der Heizungsleitung mit der vorgegebenen
Temperatur von Wasser für die sanitären Einrichtungen oder mit der
vorgegebenen Temperatur des Heizgerätes in Abhängigkeit der
gewünschten Benutzung vergleicht. Die durch die erfindungsgemäße
Einrichtung vorgenommene Regelung steuert den Saugventilator in der
Weise, daß eine Änderung seiner Umdrehungszahl erfolgt und somit eine
Änderung der Brenngasströmung zum Brenner 2, um die Wassertemperatur
auf dem vorgegebenen Wert zu halten. Wenn daher die Temperatur
reduziert wird, erhöhen sich die Umdrehungen des Ventilators und wenn
die Temperatur erhöht wird, verringern sich die Umdrehungen des
Ventilators.
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Aus dem Vorgehenden sind die Vorteile leicht verständlich, die ein
Gaskessel, der mit der erfindungsmäßigen Einrichtung ausgestattet ist,
bietet und die wie folgt zusammengefaßt werden können.
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1. Zuverlässigkeit der Abhangigkeit des Brennluftstroms vom
Brenngasstrom, um die Kesselleistung und die vorgegebenen Temperatur
des ausfließenden Wassers für den Benutzer über den gesamten
Variationsbereich der durch den Kessel vorgesehenen Wärmeleistung
konstant zu halten.
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2. Aufrechterhaltung der Kesselleistung auf einen höchst möglichen
Wert bei Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Saugventilators
einerseits und andererseits durch die Regulierung der genauen
Luftmenge über die pneumatische Regeleinrichtung.
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3. Innere Sicherheit des Systems, weil beide Ströme (Luft und Gas) in
einem engen Verhältnis zueinander arbeiten.
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4. Zuverlässigkeit insofern als der Kessel stets mit einer hohen und
konstanten Leistung in Abhängigkeit von den Anforderungen des
Benutzers und mit einem Hygieneindex innerhalb verordnungsmäßig
festgesetzten Grenzen unter allen beliebigen Betriebsbedingungen
arbeitet.