DK149236B - Mekanisme til indstilling af forbraendingsluftstroemmen i gasforbrugere - Google Patents

Description

149236

Opfindelsen angår en mekanisme til indstilling af forbrændingsluftstrømmen i med forud givet lufttal drevne, atmosfæriske gasforbrugere med forbrændingsrum, med et i forbrændingsluftstrømmens 5 strømningsretning bag en gennemgangsåbning med konstant tværsnit anordnet indstillingselement for et strømningstværsnit og en ledning for tilførsel af en gasstrøm til gasforbrugeren, hvorhos indstillingselementet påvirkes af en kraft hidrørende fra forbræn-10 dingsluftstrømmen. Med atmosfæriske gasforbrugere menes inden for opfindelsens ramme sådanne forbrugere, i hvilke forbrændingen af gassen finder sted for opvarmningsformål eller også for andre formål, og nærmere betegnet sådanne med åbent forbrændingsrum og tilførsel af for-15 brændingsluft uden blæser.

Ved den kendte mekanisme af denne art ifølge DE-GM 79 08 061 er kraften, som er resultat af forbrændingsluftstrømmen, ved siden af tyngdekraften og den uundgåelige friktion, den eneste kraft, som angriber på 20 indstillingselementet. Det er blevet bekræftet i sig selv, nærmere betegnet ved gasforbrugere, som drives med konstant belastning. Ved flertrins- eller modulerende regulerede forbrugere ville anvendelse af den kendte mekanisme dog føre til, at lufttallet forhøjedes, hvis 25 gasgennemgangsmængden forringedes, fordi luftgennem gangsmængden med de kendte mekanismer holdes konstant uafhængig af gasgennemgangsmængden. Dette ville igen have en formindskelse af delbelastningsvirkningsgraden af en sådan gasforbruger over for virkningsgraden ved 30 fuld henholdsvis nominel belastning til følge.

Ved forbrugere af anden art, nemlig ved ikke-atmosfæ-riske gasforbrugere, til hvilke forbrændingsluften tilføres ved hjælp af blæsere via en rørledning, er det kendt (jfr. Institution of Gas Engineers, "Communication 2 U9236 1108", 1979, side 17, fig. 10) at tilpasse luftmængden til den til enhver tid indstillede gasmængde og at holde lufttallet under alle driftsbetingelser praktisk talt konstant. Dertil arbejder man med en mem-5 branstyremekanisme, hvis membraner påvirkes af lufttrykket og af gastrykket i rørledningerne foran gas-forbrugeren, og som stiller en ventil i gasledningen således, at det tilstræbte, konstante lufttal indstil les. De i indledningen beskrevne problemer ved atmos-10 færiske gasforbrugere er ikke blevet påvirket af disse kendte forholdsregler, især da de ikke er egnet til samtidigt at udligne indflydelsen af belastningsændringerne og skiftende skorstenstræk.

Det er formålet med opfindelsen at tilvejebringe en 15 mekanisme, som kan indsættes for alle arter af atmosfæriske gasforbrugere, og med hvilken luftgennemgangsmængden kan forandres proportionalt med gasgennemgangsmængden, og nærmere bestemt således, at lufttallet under alle driftsbetingelser kan holdes tilnærmelsesvis 20 konstant.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved at forsyne en indstillingsmekanisme af den i indledningen nævnte art med en supplerende gastrykindstillingsmekanisme, som er tilsluttet ledningen for tilførsel af gasstrømmen, og 25 at der mellem indstillingselementet og gastrykindstil lingsmekanismen er anordnet en mekanisk indstillings-forbindelse, som på indstillingselementet udøver en indstillingskraft, som afbalanceres af luftkraften. Gastrykindstillingsmekanismen kan reagere på det statiske tryk 30 i gassen eller på et der frembragt differenstryk. Som resultat lærer opfindelsen, at gassens tryk henholdsvis differenstryk anvendes direkte eller indirekte som impuls for styringen eller reguleringen af forbrændingslufttilførslen til konstante lufttal.

3 149236

Den i en rørledning strømmende mængde af en vilkårlig gas kan f.eks. måles ved måling af differenstrykket ved en blænder, hvorved der alt efter strømningskarakter gælder forskellige forhold: Ved ren turbulent strøm-5 ning er volumenkapaciteten proportional med differenstrykkets kvadratrod, ved ren laminar strømning derimod proportional med differenstrykket, medens ved blandet strømningskarakteristik en kombination af de to foran nævnte forhold kan anvendes med tilstrække-10 lig nøjagtighed. Inden for opfindelsens ramme kan styreimpulsen, der frembringes af gastryk-indstillingsmekanismen, enten indvindes ved en målblænder i gasledningen eller - hvad der er enklere - ved overførsel af det i gasledningen før udgangsåbningen eller dysen til-15 stedeværende tryk. Den sidst beskrevne forholdsregel er mulig og tilladelig, hvis det i forbrændingsrummet herskende tryk i praksis er lig med trykket i det fri eller kun afviger i ringe grad fra dette og tjener som andet modtryk for atmosfærens tryk, eller det i for-20 brændingsrummet tilbageværende tryk kan benyttes til differenstrykdannelse. I dette tilfælde kan udgangsåbningen for gassen anses som drøvling eller blænder, og det for udgangsåbningen målte overtryk i gasledningen udgør med for det foreliggende formål tilstrækkelig nøj-25 agtighed den i udgangsåbningen stående trykdifferens mellem overtryk i ledningen og tryk i forbrændingsrum met. I almindelighed vil man ved virkeliggørelse af opfindelsen indsætte en af differenstrykket påvirket membran som styremembran, som på kendt måde indvirker på 30 lufttilførslen eller i afgasvejen værende indstillings elementer i form af mængderegulatorer, der er udført som drøvle-, dreje- eller svingklap.

En foretrukken udførelsesform for opfindelsen vil nu blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, 35 på hvilken: 149236 4 fig. 1 viser princippet for en mekanisme til indstilling af forbrændingsluftstrømmen i gasforbrugere ifølge opfindelsen, fig. 2 viser et forstørret udsnit af genstanden i fig. 1, 5 fig. 3 viser en anordning af mekanismen ifølge opfindelsen i et rumgas opvarmnings apparat med direkte kamintilslutning, fig. 4 viser en anordning af en mekanisme ifølge opfindelsen i en til en blæserbrænder førende forbræn-10 dingsluftkanal, og fig. 5 viser en anordning af en mekanisme ifølge opfindelsen i en vandopvarmer med direkte kamintilslutning.

Den i figurerne viste mekanisme til indstilling af forbrændingsluftstrømmen 1 i med forud givet lufttal drevne, 15 atmosfæriske gasforbrugere 2 med forbrændingsrum 3 består i sin basiskonstruktion først og fremmest af et indstillingselement 4 for et strømningstværsnit 5 og en ledning 6 for tilførsel af en gasstrøm 7 til gasforbrugeren 2.

20 På indstillingselementet 4 virker en kraft, der er resultat af forbrændingsluftstrømmen 1. Derudover er der ifølge opfindelsen tilvejebragt en gastrykindstillingsmekanisme 8. Denne er tilsluttet ledningen 6 for tilførsel af gasstrømmen 7 før gasdysen. Til gastrykindstil-25 lingsmekanismen 8 er der tilsluttet et indstillingsdrev 9, idet anordningen og udlægningen stadig er truffet således, at indstillingselementet 4 via dette indstillingsdrev indstilles med tilstrækkelig nøjagtighed på det 5 149236 forud givne lufttal. Dette vil i det følgende først blive forklaret mere udførligt under henvisning til fig. 1 og 2.

Fig. 1 og 2 viser en i forbrændingslufttilførslen 10 for forbrændingsluftstrømmen 1 til en gasforbruger 2 med di-5 rekte kamintilslutning - uden strømningssikring - an-ordnet svingklap 4 som indstillingselement, af hvis stilling størrelsen af det variable strømningsgennemsnit 5 afhænger. Den konstante gennemgangsåbning 11 bestemmer sammen med det på den virksomme flade på 10 svingklappen 4 herskende differenstryk ΔΡ^ luftkapaciteten. Via svingklappen 4’s løftestang henholdsvis via det som indstillingsdrev 9 tjenende løftesystem virker på drejepunktet 12 momenterne af den kraft, der udøves på fladen F^ af differenstrykket ΔΡ^> og af den 15 kraft, der udøves af gastrykket ΔΡ^ på den virksomme styremekanisme F&, i modsat retning. Ved rigtig dimensionering af svingklappen 4 og styremekanismen 13 i gastrykindstillingsmekanismen 8, indtager svingklappen 4 en vinkelstilling mellem de to mulige yderstillinger, 20 således at begge momenter står i ligevægt.

Følgende forhold må altså gælde - og nærmere betegnet for alle udførelsesformer:

ΔΡα · fg · rG “ apl · fl · rL

hvor 25 &Pq = gassens differenstryk (svarende til den i indledningen nævnte definition), ΔΡ^ = luftens differenstryk ved den konstante gennemgangsåbning 11, F^ = svingklappen 4's virksomme flade, 30 Fq = den virksomme flade på styremembranen 13 i gas trykindstillingsmekanismen 8, 149236 6 rG = løftestangen for kraften APq · Fq, r^ = løftestangen for kraften ΔΡ^ · F·^.

Styremembranen 13 befinder sig i et manometerhus 14.

Dens overside udsættes for tryk af gasstrømmen 7 før 5 gasdysen og dens underside for forbrændingslufttrykket, der i det væsentlige bestemmes af kaminsuget.

Sløret 15 er nødvendigt for svingklappen 4*s gnidningsløse bevægelse; det holdes så lille som muligt for at undgå nogen væsentlig indflydelse på luftkapaciteten.

10 De virksomme flader F^ og F^ og løftearmene rG og r^ skal afstemmes således til hinanden, at svingklappen 4 ved maksimal varmebelastning af apparatet og det mindst mulige skorstenstræk netop indstiller sig på stillingen "helt åben".

15 I fig. 3 er forbrændingsrummet 3 i et rumopvarmnings-apparat med direkte kamintilslutning (uden strømningssikring) vist, til hvilket forbrændingsluftstrømmen 1 tilføres gennem en styret svingklap 4, og nærmere betegnet på den ene side gennem en ikke foranderlig gen-20 nemgangsåbning 11 ved svingklappen 4 og på den anden side gennem et af svingklappen 4 og en anslagsring 16 dannet foranderlig strømningstværsnit 5, hvis størrelse er afhængig af svingklappen 4’s stilling.

Svingklappen 4's stilling styres af det på den indvir-25 kende differenstryk mellem det udvendige lufttryk og lufttrykket i rummet, der omsluttes af svingklappen 4 og lufttilførslens samt forbrændingsrummet 3's vægge, og af styremembranen 13, der påvirkes på den ene side af gastrykket før gasforbrugeren 2's dyse, på den an-30 den side ved hjælp af det som indstillingsdrev 14 tjenende lufttilførselsrørstykke 9 af trykket i forbræn- 7 149236 dingsrummet 3, der i det væsentlige bestemmes af kaminsuget. En udligningsmembran 17, som påvirkes på den ene side ligeledes via det som indstillingsdrev tjenende lufttilførselsrørstykke 9 af forbrændingsrumtrykket, 5 på den anden side af trykket fra den omgivende luft, tjener til kompensation af en del af den fra forbrændingsrummet 3 på svingklappen 4 virkende kraft, og nærmere betegnet for indgangstværsnittet af forbrændingsrummet 3, som begrænses af anslagsringen 16.

10 I fig. 4 er mekanismen anordnet i en til en luftblæser førende ledning 18, i hvilken der på et vilkårligt sted befinder sig en opstemningsskive 19 eller et andet, et trykfald bevirkende organ med konstant gennemgangsåbning 11. Styremembranen 13 påvirkes af 15 differenstrykket af en i indretningen 6’s gastilførselsledning anordnet måleblænder 20. Den indvirker over et løftestangssystem som indstillingsdrev 9 på en dre-jeklap 4 med den variable gennemgangsåbning 5, hvis form tager hensyn til de forskellige strømningsfor-20 hold på til- og frastrømssiden, dvs. drejeklappen 4 er således udformet, at ingen fra den tilstedeværende trykdifferens henholdsvis fra gennemstrømningen af strømningstværsnittet 5 resulterende drejemomenter, men kun de fra trykdifferensen ved opstemningsskiven 19 resul-25 terende kræfter indvirker på den.

Ved den i fig. 5 viste vandopvarmer med direkte kamintilslutning (uden strømningssikring) sker indstillingen af forbrændingsstrømmen 1 ved forandring af det frie strømningstværsnit 5 i afgasserne 21*s strømningsvej.

30 Den her anvendte mekanisme har tre membraner 13, 17, 22, af hvilke den øverste styremembran 13 på den ene side påvirkes af gastrykket fra gasstrømmen 7 foran gasdysen 2 og på den anden side af trykket fra afgassen 21 bag ved en varmeveksler 23. Det sidstnævnte tryk indvirker 35 samtidig på den anden styremembran 22, som på den an- 149236 8 den side påvirkes af trykket fra afgassen 21 foran varmeveksleren 23. Dette tryk virker desuden på udligningsmembranen 17, som på den anden side påvirkes af kamin-suget. Ved denne anordning af membranerne 13, 17, 22 5 kompenseres differenstrykket ved indstillingsledet 4 mellem trykket efter varmeveksleren 23 og kaminsuget, og indstillingsdrevet 9, som med indstillingselementet 4 påvirker det frie strømningstværsnit 5 i afgassen 21’s strømningsvej, styres af trykdifferensen ved 10 varmeveksleren 23 og differenstrykket ΔΡ^,. Indstillingsforbindelsen 9 består ved denne udførelsesform af en indstillingsstang, på hvis ene side membranerne 13, 17, 22 og på hvis anden side indstillingselementet 4 er fastgjort.

15 Denne mekanismes ejendommeligheder består i, at i stedet for en mængderegulator i forbrændingsluftstrømmen l’s vej anvendes trykfaldet ved varmeveksleren 23 i afgasséns strømningsvej - hvis mængde er proportional med forbrændings luftmængden. Selv om afgasséns strøm-20 ningskarakteristik i varmeveksleren 23 i videste omfang er laminar, medens strømningskarakteristikken for gasforbrugeren 2*s brænderdyse fortrinsvis er turbulent, holdes også ved denne styrings- eller reguleringsart lufttallet praktisk talt konstant ved lastændringer.

25 Dette er muligt, fordi afgassen 21's temperatur stiger med stigende belastning, og strømningsmodstanden med henblik på samme mængdegennemgang, vokser nærmest proportionalt med afgastemperaturen i 1,8 potens. Af denne grund virker varmeveksleren 23, ved ændring af varmebe-30 lastning, på lignende måde som en strømningsmodstand med turbulent strømningskarakteristik i den kolde forbrændingsluftstrøm 1. Den i indledningen nævnte tilpasning åf strømningskarakteristikken kan i dette tilfælde ske ved tilsvarende udformning af gasgennemgangsåbnin-35 gen - f.eks. i form af en langhulsdyse.

9 149236 I alle tilfælde opnås, at forbrændingsluftkapaciteten forandres proportionalt med gaskapaciteten, hvorved lufttallet under alle driftsbetingelser i vidt omfang holdes konstant. Lufttallet holdes især også konstant i til-5 fælde, hvor skorstenstraekket ændres - som følge af langsom opvarmning af skorstenen efter en længerevarende reguleringsfrakobling af gasforbrugeren 2 eller som følge af atmosfæriske påvirkninger. Derfor kan der ved gasforbrugere 2 med atmosfæriske brændere ses bort fra 10 de ellers nødvendige strømningssikringer, hvorved disses negative udslag på skorstenstraekket, især ved skorstene, der belægges af flere forbrugere, undgås.

Claims (3)

149236 ίο Patentkrav :

1. Mekanisme til indstilling af forbrændingsluftstrømmen i med et givet lufttal drevne, atmosfæriske brænd-gasforbrugere med et forbrændingsrum (3), med et i for- 5 brændingsluftstrømmens strømningsretning bag ved en gennemgangsåbning (11) med konstant tværsnit anbragt indstillingselement (4) for et strømningstværsnit (5) og en ledning (6) for tilførsel af en brændgasstrøm til gasforbrugeren, hvor indstillingselementet (4) påvirkes af en kraft 10 hidrørende fra forbrændingsluftstrømmen, kende tegnet ved en supplerende gastrykindstillingsmekanisme (8), som er tilsluttet ledningen (6) for tilførsel af gasstrømmen (7), og ved, at der mellem indstillingselementet (4) og gastrykindstillingsmekanismen 15 (8) er anbragt en mekanisk indstillingsforbindelse (9), der påvirker indstillingselementet (4) med en indstillingskraft, som afbalanceres af luftkraften.

2. Mekanisme ifølge krav 1 med en svingklap som indstillingselement og et af svingklappens stilling re- 20 guleret strømningstværsnit for forbrændingsluften, kendetegnet ved, at gastrykindstillingsmekanismen (8) er anbragt i et manometerhus (14) og har en styremembran (13), som påvirkes på den ene side af gasstrømmens (7) tryk, på den anden side af forbræn-25 dingsluftstrømmens (1) tryk eller af trykket i forbræn dingsrummet (3), og at der til styremembranen (13) som indstillingsforbindelse er sluttet en indstillingsarm (9), som står i forbindelse med svingklappen (4), f.eks. med en vægtstangsarm på svingklappen (4). 1

3. Mekanisme ifølge krav 2, hvor styremembranen påvir kes af trykket i forbrændingsrummet, kendetegnet ved, at gastrykindstillingsmekanismen (8) har