EP3763997B1 - Verfahren zum betrieb eines gebläsebrenners - Google Patents

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EP3763997B1
EP3763997B1 EP20184944.5A EP20184944A EP3763997B1 EP 3763997 B1 EP3763997 B1 EP 3763997B1 EP 20184944 A EP20184944 A EP 20184944A EP 3763997 B1 EP3763997 B1 EP 3763997B1
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EP
European Patent Office
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flow
blower
forced
flow sensor
air burner
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EP3763997A1 (de
Inventor
Sebastian Hack
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Viessmann Climate Solutions SE
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Viessmann Werke GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L3/00—Arrangements of valves or dampers before the fire
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/242—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
    • F23N2235/06—Air or combustion gas valves or dampers at the air intake

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a forced-air burner according to the preamble of patent claim 1.
  • a method of operating a forced draft burner is known from patent document DE 10 2017 110 314 A1 known.
  • a fluid medium is supplied to the forced-air burner with a blower through a flow guide.
  • a flow in the flow guide is quantitatively detected with a flow sensor.
  • a non-return device which is not explicitly disclosed in this document, but from the patent document DE 10 2016 203 628 A1 is known per se, prevents a backflow in the flow guide against the conveying direction of the fan.
  • the EP 2623865 A1 discloses a method of operating a forced draft burner.
  • a backflow is detected by evaluating the signals from a flow sensor.
  • a backflow can be prevented by the slow operation of the fan, so that a mechanical backflow safety device can be dispensed with.
  • the object of the invention is to improve a method for operating a forced-air burner of the type mentioned at the outset.
  • a method for operating a forced-air burner is to be created with which a defective backflow protection device can be reliably detected.
  • the method according to the invention is characterized in that in a phase when the burner is switched off when the fan starts up, it is observed whether there is a flow reversal in the flow control, which can be metrologically recognized by the fact that the measured value of the flow, more typically The way the resistance of a heating wire (a more detailed explanation of this follows below) initially decreases in terms of amount. If this is the case, this means that the flow through the backflow protection device is in an undesirable direction and is therefore obviously not working properly.
  • a fluid medium is supplied to the forced-air burner with a blower 1 through a flow guide 2 . Furthermore, a flow in the flow guide 2 is quantitatively detected with a flow sensor 3 , and a backflow in the flow guide 2 counter to the conveying direction of the blower 1 is also prevented with a backflow protection device 4 .
  • a flow flowing in the direction of the fan 1 can (or will) also be measured with the flow sensor 3 .
  • What is essential for the method according to the invention is that in a phase when the blower 1 is switched off, but in which the flow sensor 3 nevertheless detects a flow above a predetermined absolute value (see A in figure 2 ) is determined, to determine a defect in the backflow protection device 4, the blower 1 is started (see B in figure 2 ), and that a signal is then generated when the amount of flow detected by the flow sensor 3 decreases at least initially during this starting of the fan 1 .
  • a defective backflow safety device 4 is obviously present when the flow from the forced-air burner to the blower 1 flows or can flow.
  • the speed of the blower 1 is increased continuously during the test.
  • a speed range of around 1000 rpm to 4000 rpm is run through ( figure 2 ultimately only shows the setpoint signal for fan 1, namely "on” or "off”).
  • the fan 1 builds up an increasing pressure as it slowly runs up, which eventually builds up the pressure equilibrium in the event of a reverse flow; at this moment the mass flow drops to the minimum.
  • the mass flow increases continuously as the fan speed increases.
  • the forced-air burner is preferably switched off after a predefined number of signals reporting a defect in the backflow protection device 4, preferably three signals generated in succession. It is also particularly preferably provided that the blower burner in a signal-related shutdown to restart from a must be unlocked by a specialist via the device control.
  • the method according to the invention is particularly advantageous when--as in a so-called cascade or multiple occupancy--several heaters connected to one another via their exhaust gas ducts, each with a forced-air burner, are operated as required.
  • each heater is monitored with its own flow sensor 3 in order to ensure that no exhaust gas from a running heater reaches the installation room of the switched-off heater via a defective backflow protection device 4 of a heater that is on standby at this moment and there causes problems.
  • the flow successively flows through an inlet section 2.1 belonging to the flow guide 2, the blower 1, the backflow protection device 4 and an end section 2.2 leading to the forced-air burner and also belonging to the flow guide 2.
  • the flow sensor 3 is preferably located, as shown, at the end of the inlet section 2.1 just before the fan 1. Depending on whether fuel has already been added to the air at this point, it is further preferred that the flow sensor 3 controls the flow optionally one mixture of air and combustion gas or only air is monitored.
  • a heating wire provided on the flow sensor 3 is used for flow measurement.
  • the measuring principle of the flow sensor 3, more precisely the mass flow sensor is based on the change in the electrical resistance of a piece of wire a few millimeters long due to the heat dissipation of the passing air flow. It corresponds to that of a hot wire probe.
  • a defined current is sent through the wire, and the resistance is determined by evaluating the voltage drop.
  • the volume flow sensor uses a characteristic curve to allocate a mass flow to the voltage drop. Since the heat dissipation is evaluated to measure the mass flow, the measured value is independent of the direction of the air flow.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Ein Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners ist aus dem Patentdokument DE 10 2017 110 314 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird mit einem Gebläse ein fluides Medium durch eine Strömungsführung dem Gebläsebrenner zugeführt. Weiterhin wird mit einem Strömungssensor eine Strömung in der Strömungsführung quantitativ erfasst. Außerdem wird mit einer Rückströmsicherungseinrichtung, die in diesem Dokument nicht explizit offenbart, aber aus dem Patentdokument DE 10 2016 203 628 A1 an sich bekannt ist, eine Rückströmung in der Strömungsführung entgegen der Förderrichtung des Gebläses verhindert.
  • Die EP 2623865 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners. Durch die Auswertung der Signale eines Strömungssensors wird eine Rückströmung detektiert. In diesem Fall kann durch den langsamen Betrieb des Gebläses eine Rückströmung verhindert werden, so dass auf eine mechanische Rückstromsicherung verzichtet werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners geschaffen werden, mit dem eine defekte Rückströmsicherungseinrichtung sicher erkannt werden kann.
  • Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
  • Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass in einer Phase bei ausgeschaltetem Gebläse, in der aber dennoch vom Strömungssensor eine oberhalb eines vorgegebenen Betragswertes liegende Strömung ermittelt wird, zur Ermittlung eines Defekts an der Rückströmsicherungseinrichtung das Gebläse gestartet wird, und dass dann ein Signal erzeugt wird, wenn bei diesem Starten des Gebläses die mit dem Strömungssensor erfasste Strömung zumindest anfänglich betragsmäßig abnimmt.
  • Mit anderen Worten zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren somit dadurch aus, dass in einer Phase bei ausgeschaltetem Brenner beim Anlaufen des Gebläses beobachtet wird, ob es zu einer Strömungsumkehr in der Strömungsführung kommt, die messtechnisch daran erkennbar ist, dass der gemessene Wert der Strömung, typischer Weise der Widerstand eines Heizdrahtes (eine genauere Erläuterung hierzu folgt weiter unten), betragsmäßig zunächst abnimmt. Sollte dies der Fall sein, so bedeutet dies, dass die Rückströmsicherungseinrichtung in unerwünschter Richtung durchströmt wird und mithin offensichtlich nicht in Ordnung ist.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Gebläsebrenners ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
  • Der Vollständigkeit halber wird noch auf die Dokumente EP 2 623 865 B1 und US 2016/0123585 A1 hingewiesen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Es zeigt
    • Figur 1
    perspektivisch und teilweise als Explosionsdarstellung einen Gebläsebrenner; und
    Figur 2
    als Diagramm den zeitlichen Verlauf der mit dem Strömungssensor gemessenen Strömung (genauer ṁ [kg/s]) und den Betriebsstatus des Gebläses (genauer P [W].
  • Bei dem in den Figuren dargestellten Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners wird mit einem Gebläse 1 ein fluides Medium durch eine Strömungsführung 2 dem Gebläsebrenner zugeführt. Ferner wird mit einem Strömungssensor 3 eine Strömung in der Strömungsführung 2 quantitativ erfasst, wobei außerdem mit einer Rückströmsicherungseinrichtung 4 eine Rückströmung in der Strömungsführung 2 entgegen der Förderrichtung des Gebläses 1 verhindert wird. Bei stationär laufendem Gebläse 1 kann bzw. wird dabei außerdem mit dem Strömungssensor 3 eine in Richtung Gebläse 1 strömende Strömung gemessen (werden).
  • Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist nun, dass in einer Phase bei ausgeschaltetem Gebläse 1, in der aber dennoch vom Strömungssensor 3 eine oberhalb eines vorgegebenen Betragswertes liegende Strömung (siehe A in Figur 2) ermittelt wird, zur Ermittlung eines Defekts an der Rückströmsicherungseinrichtung 4 das Gebläse 1 gestartet wird (siehe B in Figur 2), und dass dann ein Signal erzeugt wird, wenn bei diesem Starten des Gebläses 1 die mit dem Strömungssensor 3 erfasste Strömung zumindest anfänglich betragsmäßig abnimmt. Eine defekte Rückströmsicherungseinrichtung 4 liegt dabei offensichtlich dann vor, wenn die Strömung vom Gebläsebrenner zum Gebläse 1 strömt bzw. strömen kann.
  • Noch etwas genauer betrachtet (siehe hierzu Figur 2), ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das besagte Signal erzeugt wird, wenn die Strömung innerhalb der ersten zehn Sekunden ab Start des Gebläses 1 betragsmäßig um mehr als 30% des vorgegebenen Betragswertes (siehe Kennzeichen des Patentanspruchs 1) abnimmt.
  • Ganz genau betrachtet, geschieht erfindungsgemäß bevorzugt Folgendes: Das Gebläse 1 wird in seiner Drehzahl während der Prüfung kontinuierlich hochgefahren. Es wird ein Drehzahlband von etwa 1000 1/min bis 4000 1/min durchlaufen (Figur 2 zeigt dabei letztlich nur das Sollsignal für das Gebläse 1, nämlich "an" oder "aus"). Dies entspricht dem Durchlaufen der möglichen Gegendrucksituation (0 Pa bis 150 Pa) und damit der Bandbreite des Maßes an Rückströmung. Somit baut das Gebläse 1 beim langsamen Hochlaufen einen steigenden Druck auf, der im Falle einer Rückströmung irgendwann das Druckgleichgewicht aufbaut; in diesem Moment sinkt der Massenstrom auf das Minimum ab. Im Falle des Zuges steigt der Massenstrom mit der Erhöhung der Gebläsedrehzahl kontinuierlich an.
  • Darüber hinaus ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass in regelmäßigen Abständen ermittelt wird, ob ein Defekt der Rückströmsicherungseinrichtung 4 vorliegt oder nicht.
  • Weiterhin wird vorzugsweise nach einer vordefinierten Anzahl von einen Defekt an der Rückströmsicherungseinrichtung 4 meldenden Signalen, vorzugsweise drei nacheinander erzeugte Signale, der Gebläsebrenner ausgeschaltet. Dabei ist ferner besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Gebläsebrenner bei einer signalbedingten Ausschaltung zum Wiedereinschalten von einer Fachperson über die Regelung des Gerätes entriegelt werden muss.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei dann besonders vorteilhaft, wenn - wie bei einer sogenannten Kaskade bzw. Mehrfachbelegung - mehrere, über ihre Abgaskanäle miteinander verbundene Heizgeräte mit jeweils einem Gebläsebrenner nach Bedarf betrieben werden. In diesem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass jedes Heizgerät mit einem eigenen Strömungssensor 3 überwacht wird, um zu gewährleisten, dass kein Abgas eines laufenden Heizgerätes über eine defekte Rückströmsicherungseinrichtung 4 eines in diesem Moment im Standby befindlichen Heizgerätes in den Aufstellungsraum des abgeschalteten Heizgerätes gelangt und dort Probleme verursacht.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Strömung nacheinander einen zur Strömungsführung 2 gehörenden Einlaufabschnitt 2.1, das Gebläse 1, die Rückströmsicherungseinrichtung 4 und einen zum Gebläsebrenner führenden und ebenfalls zur Strömungsführung 2 gehörenden Endabschnitt 2.2 durchströmt. Vorzugsweise befindet sich der Strömungssensor 3, wie dargestellt, am Ende des Einlaufabschnitts 2.1 kurz vor dem Gebläse 1. Je nach dem, ob der Luft an dieser Stelle bereits Brennstoff zugegeben wurde, ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass mit dem Strömungssensor 3 die Strömung wahlweise eines Gemisches aus Luft und Verbrennungsgas oder nur von Luft überwacht wird.
  • Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass zur Strömungsmessung ein am Strömungssensor 3 vorgesehener Heizdraht verwendet wird. Das Messprinzip des Strömungssensors 3, genauer des Massenstromsensors, beruht dabei auf der Änderung des elektrischen Widerstands eines wenige Millimeter langen Drahtstückes durch die Wärmeabfuhr des vorbeiziehenden Luftstromes. Es entspricht dem einer Hitzdrahtsonde. Durch den Draht wird ein definierter Strom geschickt, über die Auswertung des Spannungsabfalls wird der Widerstand ermittelt. Über eine Kennlinie ordnet der Volumenstromsensor dem Spannungsabfall einen Massenstrom zu. Da also zum Messen des Massenstroms die Wärmeabfuhr ausgewertet wird, ist der Messwert unabhängig von der Richtung des Luftstroms.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gebläse
    2
    Strömungsführung
    2.1
    Einlaufabschnitt
    2.2
    Endabschnitt
    3
    Strömungssensor
    4
    Rückströmsicherungseinrichtung
    A
    Signal des Strömungssensors
    B
    Signal des Gebläses

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Gebläsebrenners, wobei mit einem Gebläse (1) ein fluides Medium durch eine Strömungsführung (2) dem Gebläsebrenner zugeführt wird, wobei mit einem Strömungssensor (3) eine Strömung in der Strömungsführung (2) quantitativ erfasst wird, wobei mit einer Rückströmsicherungseinrichtung (4) eine Rückströmung in der Strömungsführung (2) entgegen der Förderrichtung des Gebläses (1) verhindert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in einer Phase bei ausgeschaltetem Gebläse (1), in der aber dennoch vom Strömungssensor (3) eine oberhalb eines vorgegebenen Betragswertes liegende Strömung ermittelt wird, zur Ermittlung eines Defekts an der Rückströmsicherungseinrichtung (4) das Gebläse (1) gestartet wird, und dass dann ein Signal erzeugt wird, wenn bei diesem Starten des Gebläses (1) die mit dem Strömungssensor (3) erfasste Strömung zumindest anfänglich betragsmäßig abnimmt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Signal erzeugt wird, wenn die Strömung innerhalb der ersten zehn Sekunden ab Start des Gebläses (1) betragsmäßig um mehr als 30% des vorgegebenen Betragswertes abnimmt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in regelmäßigen Abständen ermittelt wird, ob ein Defekt der Rückströmsicherungseinrichtung (4) vorliegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nach einer vordefinierten Anzahl von Signalen der Gebläsebrenner ausgeschaltet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Gebläsebrenner bei einer signalbedingten Ausschaltung zum Wiedereinschalten von einer Fachperson entriegelt werden muss.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere, über ihre Abgaskanäle miteinander verbundene Heizgeräte mit jeweils einem Gebläsebrenner nach Bedarf betrieben werden und dass jedes Heizgerät mit einem eigenen Strömungssensor (3) überwacht wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei stationär laufendem Gebläse (1) mit dem Strömungssensor (3) eine in Richtung Gebläse (1) strömende Strömung gemessen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Strömung nacheinander einen zur Strömungsführung (2) gehörenden Einlaufabschnitt (2.1), das Gebläse (1), die Rückströmsicherungseinrichtung (4) und einen zum Gebläsebrenner führenden und ebenfalls zur Strömungsführung (2) gehörenden Endabschnitt (2.2) durchströmt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Strömungsmessung ein am Strömungssensor (3) vorgesehener Heizdraht verwendet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mit dem Strömungssensor (3) die Strömung wahlweise eines Gemisches aus Luft und Verbrennungsgas oder nur von Luft überwacht wird.
EP20184944.5A 2019-07-11 2020-07-09 Verfahren zum betrieb eines gebläsebrenners Active EP3763997B8 (de)

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