EP0340611A2 - Vorrichtung zur Regelung der Verbrennungsluft-Zufuhr - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung der Verbrennungsluft-Zufuhr Download PDF

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EP0340611A2 EP89107516A EP89107516A EP0340611A2 EP 0340611 A2 EP0340611 A2 EP 0340611A2 EP 89107516 A EP89107516 A EP 89107516A EP 89107516 A EP89107516 A EP 89107516A EP 0340611 A2 EP0340611 A2 EP 0340611A2
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Vaillant GmbH
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Definitions

  • the invention relates first of all to a method for regulating the supply of combustion air and / or fuel gas to a combustion of a fuel gas / combustion air mixture which serves to heat a flowing, fluid medium, in particular water.
  • the object of the invention is to provide a particularly sensitive control which ensures permanent compliance with an optimal composition of the mixture and thus an optimal and accordingly pollutant-free combustion.
  • the combustion air and / or the fuel gas throughput is regulated as a function of the respective throughput of the medium to be heated.
  • a device suitable for carrying out this method comprises, within the scope of the invention, a heat exchanger fed via a water supply line, and a gas burner assigned to this heat exchanger, to which combustion gas is supplied via a nozzle and via a combustion air guide by means of a blower, combustion air.
  • a device is characterized according to the invention by a water flow meter arranged in the water supply or dispensing line and a control device controlled by it for regulating the combustion air and fuel gas throughput.
  • control device for regulating the combustion air is set designed as a speed controller of the blower motor.
  • control device can be connected via a control line to a valve which continuously adjusts the fuel gas supply to the gas burner and is arranged in the fuel gas supply line to the gas burner.
  • a piezoelectric pressure sensor, a potentiometer or an optical sensor can be provided as the signal transmitter;
  • a sensor can consist, for example, of an aperture movable between a light source and a light receiver, the aperture being adjustable by the water flow meter and the light receiver embodying the signal transmitter.
  • control device for controlling the combustion air throughput can consist of a control loop with feedback, wherein a pole wheel is arranged on the fan shaft to generate the feedback signal, which in turn acts on a Hall sensor.
  • FIG. 1 shows a gas burner 1 with a combustion air guide 2, in which a blower serving to supply the combustion air is arranged with a blower wheel 4 driven by a blower motor 3.
  • the fuel gas is supplied to the gas burner 1 via a nozzle 5 from a fuel gas supply line 6 in a quantity regulated by means of the control valve 7.
  • this gas burner 1 there is a heat exchanger 8, which is supplied with water from a water supply line 9 and to which a tap line 10 with a tap valve 11 for the heated water is connected.
  • the water throughput in the water supply line 9 and the tap line 10, that is to say the amount of water flowing through these lines per unit of time, is measured by a differential pressure transmitter 12 with a membrane 13 and a flow restrictor 14.
  • the membrane chambers 15 and 16 are connected via the branch lines 17 and 18 upstream and downstream of the throttle 14 to the water supply line 9 and the water throughput can be determined with the differential pressure, the measured value of which - in the embodiment according to FIG. 1 - via a displacement sensor 19 of the membrane 13 a signal transmitter designed as a pressure sensor 21, generally designated 20, is transmitted.
  • This signal generator 20 is connected via a control line 22 to an electronic control device 23, which in turn is connected via the control line 24 to the valve 7 regulating the fuel gas throughput in the fuel gas supply line 6 and on the other hand via a control line 25 to a speed controller 26 of the blower motor 3.
  • the control of the speed of the blower motor 3 and the fuel gas control valve 7 takes place such that the combustion air throughput and the fuel gas throughput are not only optimally coordinated with one another, but also correspond to the burner output required in each case.
  • the feedback of the speed controller 26 is generated via the control line 37 by the Hall sensor 28 assigned to a pole wheel 27 of the fan output shaft.
  • the membrane 13 is assigned a potentiometer, on the wire turns 30 of which an assigned actuator 29 of the membrane 13 acts as a sliding contact and determines the size of a signal current transmitted via the control line 22 of the control device 23.
  • the signal generator 20 includes an orifice 31 which is adjustable by an actuator 29 of the membrane 13 and which is located between a light source 35 supplied via a circuit 32 with a current source 33 and a resistor 34 and a light-sensitive resistor 36 which acts as a signal generator the control line 22 to the control device 23 is active.

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Abstract

Gemäß einem Verfahren zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr zu einer der Beheizung eines strömenden fluiden Mediums, insbesondere Wasser, dienenden Verbrennung eines Brenngas-­Verbrennungsluft-Gemisches wird der Verbrennungsluft-Durchsatz in Abhängigkeit vom Durchsatz des zu beheizenden Mediums geregelt.
Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung umfaßt einen über eine Wasserzufuhrleitung (9) gespeisten Wärmetauscher (8), einen diesem Wärmetauscher (8) zugeordneten Gasbrenner (1), dem über eine Verbrennungsluftführung (2) mittels eines Gebläses (3,4) Verbrennungsluft und über eine Gasdüse (5) Brenngas zugeführt wird.
In der Wasserzufuhrleitung (9) oder in der dem Wärmetauscher (8) angeschlossenen Zapfleitung (10) ist ein Wasserdurchsatz­messer (14 - 19) angeordnet und regelt den Verbrennungsluft­durchsatz sowie - über ein Regelventil (7) - auch den Brenngasdurchsatz zum Brenner (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Regelung der Verbrennungsluft- und/oder Brenngas-Zufuhr zu einer der Beheizung eines strömenden, fluiden Mediums, insbesondere Wasser, dienenden Verbrennung eines Brenngas-Verbrennungsluft-Gemisches.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders feinfühlige Rege­lung zu schaffen, die eine dauernde Einhaltung einer optimalen Zusammensetzung des Gemisches und damit eine optimale und dem­entsprechend schadstofffreie Verbrennung gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird der Verbrennungsluft- und/oder der Brenngas- Durchsatz in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchsatz des zu beheizenden Mediums geregelt.
  • Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung umfaßt im Rahmen der Erfindung einen über eine Wasserzufuhr­leitung gespeisten Wärmetauscher, sowie einen diesem Wärme­tauscher zugeordneten Gasbrenner, dem über eine Düse Brenngas und über eine Verbrennungsluftführung mittels eines Gebläses Verbrennungsluft zugeführt wird. Eine solche Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen in der Wasserzufuhr- oder Zapfleitung angeordneten Wasserdurchsatzmesser und eine von ihm gesteuerte Regelvorrichtung zur Regelung des Verbrennungs­luft- und Brenngasdurchsatzes.
  • Nach einer bevorzugten, gut praktikablen Ausführungsform ist die Regelvorrichtung zur Regelung des Verbrennungsluftdurch­ satzes als Drehzahlregler des Gebläsemotors ausgebildet.
  • Vorteilhafterweise kann dieselbe Regelvorrichtung über eine Steuerleitung mit einem die Brenngaszufuhr zum Gasbrenner stufenlos regelnden, in der Brenngaszufuhrleitung zum Gas­brenner angeordneten Ventil verbunden sein.
  • Hinsichtlich der Ausbildung eines dem Wasserdurchsatzmesser als Signalgeber für die Regelvorrichtung zuzuordnenden und über eine Steuerleitung mit der Regelvorrichtung zu verbindenden Signal­gebers bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedenerlei ziel­führende und wahlweise zu verwirklichende Möglichkeiten.
  • So kann als Signalgeber ein piezoelektrischer Drucksensor, ein Potentiometer oder ein optischer Fühler vorgesehen werden; im letztgenannten Fall kann ein solcher Fühler beispielsweise aus einer zwischen einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger beweglichen Blende bestehen, wobei die Blende vom Wasserdurch­satzmesser verstellbar ist und der Lichtempfänger den Signal­geber verkörpert.
  • Schließlich kann die Regelvorrichtung zur Regelung des Ver­brennungsluftdurchsatzes aus einem Regelkreis mit Rückführung bestehen, wobei zur Erzeugung des Rückführungssignales ein Polrad auf der Gebläsewelle angeordnet ist, das wiederum auf einen Hallsensor einwirkt.
  • Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen sind nach­stehend an Hand von Zeichnungen erläutert.
  • In diesen Zeichnungen zeigt
    • Fig.1 die gesamte Vorrichtung in schematischer Dar­stellunbg und die
    • Fig. 2 und 3 stellen in Ausschnitten aus diesem Schema Varianten des Signalgebers des Wasser­durchsatzmessers dar.
  • Zunächst zeigt Fig.1 einen Gasbrenner 1 mit einer Verbrennungs­luftführung 2, in der ein der Verbrennungsluftzufuhr dienendes Gebläse mit einem über einen Gebläsemotor 3 angetriebenen Gebläserad 4 angeordnet ist. Das Brenngas wird dem Gasbrenner 1 über eine Düse 5 aus einer Brenngaszufuhrleitung 6 in einer mittels des Regelventiles 7 geregelten Menge zugeführt.
  • In der Abgasführung dieses Gasbrenners 1 befindet sich ein Wärmetauscher 8, der aus einer Wasserzufuhrleitung 9 mit Wasser versorgt wird und dem eine Zapfleitung 10 mit einem Zapfventil 11 für das beheizte Wasser angeschlossen ist.
  • Der Wasserdurchsatz in der Wasserzufuhrleitung 9 und der Zapf­leitung 10, also die diese Leitungen pro Zeiteinheit durch­strömende Wassermenge, wird von einem Differenzdruckgeber 12 mit einer Membran 13 und einer Strömungsdrossel 14 gemessen. Die Membrankammern 15 und 16 sind über die Zweigleitungen 17 und 18 vor und hinter der Drossel 14 mit der Wasserzufuhrleitung 9 verbunden und mit dem Differenzdruck ist der Wasserdurchsatz bestimmbar, dessen Meßwert - bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 - über einen Weggeber 19 der Membran 13 einem als Druck­sensor 21 ausgebildeten, allgemein mit 20 bezeichneten Signal­geber übermittelt wird. Dieser Signalgeber 20 ist über eine Steuerleitung 22 mit einer elektronischen Regelvorrichtung 23 verbunden, die ihrerseits über die Steuerleitung 24 mit dem den Brenngasdurchsatz in der Brenngaszufuhrleitung 6 regelnden Ventil 7 und anderseits über eine Steuerleitung 25 mit einem Drehzahlregler 26 des Gebläsemotors 3 verbunden ist.
  • In Abhängigkeit vom jeweiligen variablen Wasserdurchsatz in der Wasserzufuhrleitung 9 erfolgt die Steuerung der Drehzahl des Gebläsemotors 3 sowie des Brenngasregelventiles 7 derart, daß der Verbrennungsluftdurchsatz und der Brenngasdurchsatz nicht nur optimal aufeinander abgestimmt sind, sondern auch der jeweils erforderlichen Brennerleistung entsprechen.
  • Die Rückführung des Drehzahlreglers 26 wird über die Steuerleitung 37 von dem einem Polrad 27 der Gebläseabtriebswelle zugeordneten Hall-Sensor 28 erzeugt.
  • Bei der Ausführungsform des Signalgebers 20 nach Fig.2 ist der Membran 13 ein Potentiometer zugeordnet, auf dessen Drahtwindun­gen 30 ein zugeordnetes Stellglied 29 der Membran 13 als Schleif­kontakt einwirkt und die Größe eines über die Steuerleitung 22 der Regelvorrichtung 23 übermittelten Signalstromes festlegt.
  • Nach Fig.3 gehört zum Signalgeber 20 eine von einem Stellglied 29 der Membran 13 verstellbare Blende 31, die sich zwischen einer über einen Stromkreis 32 mit einer Stromquelle 33 und einem Widerstand 34 versorgten Lichtquelle 35 und einem licht­empfindlichen Widerstand 36 befindet, der als Signalgeber über die Steuerleitung 22 zur Regelvorrichtung 23 tätig ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Regelung der Verbrennungsluft- und/oder Brenn­gas-Zufuhr zu einer der Beheizung eines strömenden, fluiden Mediums, insbesondere Wasser, dienenden Verbrennung eines Brenngas-Verbrennungsluft-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsluft- und/oder Brenngas-Durchsatz in Abhängigkeit vom jeweiligen Durchsatz des zu beheizenden Mediums geregelt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem über eine Wasserzufuhrleitung gespeisten Wärme­tauscher, sowie einem diesem Wärmetauscher zugeordneten Gas­brenner, dem über eine Düse Brenngas und über eine Verbrennungs­luftführung mittels eines Gebläses Verbrennungsluft zugeführt wird, gekennzeichnet durch einen in der Wasserzufuhrleitung (9) oder Zapfleitung (10) angeordneten Wasserdurchsatzmesser (14-19) und einer von ihm gesteuerten Regelvorrichtung (23) zur Regelung des Verbrennungsluftdurchsatzes und/oder Brenngasdurchsatzes (Fig.1).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (23) zur Regelung des Verbrennungsluft­durchsatzes als Drehzahlregler (26) des Gebläsemotors (3) ausgebildet ist (Fig.1).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe Regelvorrichtung (23) über eine Steuerleitung (24) mit einem die Brenngaszufuhr zum Gasbrenner (1) stufenlos regelnden, in der Brenngaszufuhrleitung (6) zum Gasbrenner (1) angeordneten Ventil (7) verbunden ist (Fig.1).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasserdurchsatzmesser (14 - 19) als Signalgeber (20) für die Regelvorrichtung (23) ein mit dieser Regelvorrichtung (23) über eine Steuerleitung (22) verbundener piezoelektrischer Drucksensor (2l) zugeordnet ist (Fig.1).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasserdurchsatzmesser (14 - 19) als Signalgeber (20) für die Regelvorrichtung (23) ein mit dieser Regelvorrichtung (23) über eine Steuerleitung (22) verbundenes Potentiometer (30) zugeordnet ist (Fig.2)
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasserdurchsatzmesser (14 - 19) als Signalgeber (20) für die Regelvorrichtung (23) ein mit dieser Regelvorrichtung (23) über eine Steuerleitung (22) verbundener, beispielsweise aus einer zwischen einer Lichtquelle (35) und einem Lichtempfänger (36) beweglichen Blende (31) bestehender optischer Fühler (31 - 36) zugeordnet ist (Fig.3).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückführung des Drehzahlreglers (26) ein einem Polrad (27) der Gebläseabtriebswelle zugeordneter Hall-Sensor (28) vorgesehen und mit der Regelvorrichtung (23) über eine Steuerleitung (37) verbunden ist (Fig.1).
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