EP4160093A1 - Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung eines steuerventils - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung eines steuerventils Download PDF

Info

Publication number
EP4160093A1
EP4160093A1 EP22195640.2A EP22195640A EP4160093A1 EP 4160093 A1 EP4160093 A1 EP 4160093A1 EP 22195640 A EP22195640 A EP 22195640A EP 4160093 A1 EP4160093 A1 EP 4160093A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
control
gas
valve
control valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22195640.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan HAMACHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4160093A1 publication Critical patent/EP4160093A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F23N5/06—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using bellows; using diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/20—Membrane valves

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a heating device, a computer program, a storage medium, a regulation and control device, a heating device and the use of a control valve.
  • the fuel gas mass flow to be supplied to a combustion air mass flow is controlled by a venturi device (venturi nozzle) arranged in the combustion air supply, with a negative pressure arising in the venturi device determining the mass flow of the fuel gas.
  • a venturi device venturi nozzle
  • the characteristic curve of the control characteristic for example its inclination and parallel shift. Possibilities to intervene in the control of the mass flow of fuel gas to be supplied, in particular during operation of the heater, do not exist.
  • the object of the invention to propose a method for operating a heating device which at least partially overcomes the problems of the prior art described.
  • the procedure should ensure safe operation of the Allow heater with changing gas compositions and weather conditions and also when starting up the heater.
  • the invention should be easy and inexpensive to implement and at least not significantly increase the complexity of a heater, require only minor structural changes to a heater and allow simple integration into an existing production process.
  • the heater is in particular a gas heater that is set up to burn a fuel gas, for example natural gas or hydrogen, with the supply of ambient air (combustion air) and heat energy, for example to heat a heat transfer medium of a heating circuit or to provide a hot water supply generate.
  • a fuel gas for example natural gas or hydrogen
  • the heater can be a condensing boiler.
  • the heater generally has a combustion chamber and a delivery device that can deliver a mixture of fuel gas and combustion air into a combustion chamber via a mixture channel. The combustion products can then be discharged through an exhaust system.
  • the heater can have a pneumatic gas-air combination, in which a mass flow of combustion gas from a gas supply is supplied to a mass flow of combustion air, the mass flow of combustion gas being determined by a venturi device arranged in a supply of the combustion air.
  • the venturi device can in particular be a venturi nozzle.
  • a venturi device is known from heaters with a pneumatic gas-air combination.
  • the gas valve can be arranged in particular in a gas supply line of the heater, the mass flow of combustion gas to be supplied to the mass flow of combustion air being controlled by an open position of the gas valve.
  • the control valve can be connected in a gas-tight manner to the Venturi device, the control diaphragm and to a tapping point for the final pressure and can be set up to subject the control diaphragm to a pressure in the range between the pressure in the Venturi device and the final pressure.
  • the control valve can in particular be electrically controllable and, for example, be electrically or electronically connected to a regulating and control unit of the heater.
  • one way of influencing the composition of the mixture during operation of a heater is achieved in that, with the known principle of a pneumatic gas-air combination, the control diaphragm is subjected to a controlled pressure in a range between a final pressure and the pressure of the Venturi device. Furthermore, it is possible to regulate the composition of the mixture.
  • information about the exhaust gas composition and/or the combustion detected for example by an exhaust gas sensor or a flame monitor (such as a measurement of an ionization current), can be used as a control variable.
  • the method proposed here can thus be viewed as an electropneumatic gas-air combination.
  • the object of the invention is thus also to be seen as an electrical manipulation of the control pressure generated in the venturi on the way to the control membrane of the gas fitting.
  • the mixture composition can thus be adjusted to be leaner.
  • the design of the pressure to be set by the control valve should always be based on the maximum amount of fuel gas (maximum rich).
  • the final pressure can be the ambient air pressure and/or a pressure in the supply of the combustion air in an area outside the Venturi device.
  • the invention thus provides a way of controlling the mixture composition in a range between the final pressure, in particular a pressure in the combustion air supply, which is generally an overpressure, and a pressure in the Venturi device, which is generally a negative pressure.
  • a range of the flow rate of the mass flow of fuel gas, which is to be supplied to the mass flow of combustion air, is assigned to this pressure range by the control diaphragm and the gas valve.
  • connection between the pressure range with which the control valve acts on the control diaphragm and the associated range is achieved through a targeted selection, design and setting (for example an offset value) of the control diaphragm and gas valve of the fuel gas flow rates can be scaled as required (as required). This enables a far-reaching possibility to control the flow rate (or mass flow) of fuel gas with the same flow rate (or mass flow of combustion air) and thus far-reaching adjustment options to almost all operating states of a heater that occur.
  • the negative pressure of the Venturi device can cause the largest opening width and the final pressure the smallest opening width of the gas valve.
  • a different pressure for example the air pressure, can be selected as the final pressure, or a pressure that can be detected in another area of the heater or the heating system can be used.
  • the operative connection between the control membrane and the gas valve can be a mechanical connection.
  • the operative connection can assign an opening position of the gas valve to a position of the control membrane.
  • other active connections are also conceivable, for example electrical, pneumatic or hydraulic ones.
  • control membrane can be subjected to a pressure in a range between a final pressure and a pressure in the Venturi device in a stepless manner.
  • control valve can be steplessly controllable, in particular by means of a pulse width modulated (PWM) signal.
  • PWM pulse width modulated
  • other control signals such as a voltage or current can also be used.
  • a possibility can be created to provide a suitable mixture composition for all operating states of a heater.
  • the application of a pressure in a range between a final pressure and a pressure in the Venturi device can have two switching states.
  • a first switching state could be an application of the final pressure and a second switching state could be an application of the pressure of the Venturi device.
  • This configuration can advantageously be implemented cost-effectively and, for example, enable a changed mixture composition, for example a leaner mixture composition in a heater operated with hydrogen, when a heater is started up and thus increase operational reliability.
  • a computer program is also proposed which is set up to (at least partially) carry out a method presented here.
  • this relates in particular to a computer program (product), comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute a method described here.
  • a machine-readable storage medium is also proposed, on which the computer program is stored.
  • the machine-readable storage medium is usually a computer-readable data carrier.
  • a regulation and control unit for a heating device is also proposed, set up to carry out a method presented here.
  • the regulating and control unit can have a processor, for example, or have it at its disposal.
  • the processor can, for example, execute the method stored in a memory (of the regulation and control device).
  • data such as characteristic curves for activation of the control valve can be stored in the memory of the regulation and control device.
  • a heater with a closed-loop and open-loop control unit presented here is also proposed.
  • the regulation and control device is often part of a heater of the heating system.
  • the heating device is in particular a gas heating device with a gas burner and a delivery device which can deliver a mixture of gas and combustion air (combustible mixture) to a gas burner.
  • a heater having a combustion air supply, to which a mass flow of combustion gas can be supplied via a gas valve, the gas valve being in operative connection with a control membrane, and a control valve being set up to supply the control membrane with a pressure in a range between the pressure in a venturi device arranged in the combustion air supply or a final pressure.
  • the control valve can be a three-way valve, wherein one of the three ports of the three-way valve can apply pressure to the control diaphragm and can thus be connected to a pressure chamber of the control diaphragm, one port can be connected to the Venturi device and one port can be connected to can be connected to a tapping point of the final pressure.
  • the point at which the final pressure is tapped can be, for example, the combustion air supply (outside the Venturi device).
  • the final pressure can also be tapped off at any point outside the heater and thus the final pressure can be the ambient air pressure (atmospheric pressure).
  • the control valve can be a solenoid valve.
  • control valve can apply atmospheric pressure to the control membrane in the non-switched (currentless) state, which can bring about a lean mixture composition and thus a safe operating state.
  • Disturbances such as a broken cable, for example, can advantageously occur in this way or a defect in the control valve, do not lead to unsafe operating states of the heater.
  • control valve can have two switching states. In a first switching state, the pressure of the Venturi device can be applied to the control diaphragm and in a second switching state, the final pressure can be applied to the control diaphragm.
  • control valve can be steplessly switchable and can apply a switchable pressure to the control diaphragm in the range between the pressure of the Venturi device and the final pressure.
  • control valve can be controlled, for example, with a pulse width modulated signal.
  • the composition of the mixture of fuel gas and combustion air can be set steplessly in a targeted manner within the design range.
  • control valve can provide a lean mixture composition in the non-switched state, for example in the case of an electrically controlled control valve, without current.
  • safety can advantageously be increased in the event of a defect in the control valve and/or its connecting cable.
  • control valve and a control membrane to control the mixture composition of a heater with a pneumatic gas-air combination is also proposed.
  • a method for operating a heating device, a computer program, a storage medium, a regulation and control unit, a heating device and a use of a control valve are thus specified here, which at least partially solve the problems described with reference to the prior art.
  • the method for operating a heater, the computer program, the storage medium, the regulation and control unit, the heater and the use of a valve at least contribute to creating a possibility for regulating the mixture composition of a heater with a pneumatic gas-air compound, whereby which can increase the efficiency and operational reliability of the heater under changing conditions, for example when there is a change in the quality or composition of the fuel gas.
  • the invention can be easily implemented since known heaters with a pneumatic gas-air connection only need to add a control valve and its control.
  • the heater 1 can have a supply of combustion air 2, in which a Venturi device 3 can be arranged.
  • a gas valve 10 is arranged via a fuel gas feed 4 , via which a defined mass flow of fuel gas 11 can be introduced into the combustion air feed 2 .
  • the resulting combustion mixture can be fed via a mixture channel 5 to a burner 6, which is only indicated here.
  • the gas valve 10 can be operatively connected to a control membrane 7 in such a way that a pressure applied to the control membrane 7 causes a change in the opening position of the gas valve 10 .
  • the control membrane 7 can also be connected to an adjustable spring, via which a rest position of the control membrane 7 can be adjusted.
  • a control valve 8 can be connected in a gas-tight manner to the control membrane 7, the Venturi device 3 and the combustion air feed 2 .
  • the control valve 8 can also be connected to a regulation and control unit 9 of the heater 1 via an electrical connection 12 .
  • control valve 8 is in an unswitched state, so that the pressure in the combustion air supply 2 is applied to the control diaphragm 7 .
  • the resulting opening width of the gas valve 10 corresponds to the smallest possible opening width and results in a lean mixture composition.
  • FIG. 1 likewise shows a heating device 1 accordingly, by way of example and schematically 1 .
  • the (negative) pressure of the Venturi device 3 is directed to the control membrane 7 .
  • the (negative) pressure of the Venturi device 3 moves the control diaphragm 7 into a position which results in the gas valve 10 being in the greatest possible open position. In this state, the mixture composition of fuel gas and combustion air has a significantly higher proportion of fuel gas.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgeräts (1) vorgeschlagen, wobei das Heizgerät (1) eine Venturi-Einrichtung (3), ein Gasventil (10), ein Steuerventil (8) und eine Regelmembran (7) aufweist, wobei- ein Massestrom Brenngas (11) einem Massestrom Verbrennungsluft zugesetzt und über das Gasventil (10) gesteuert wird,- das Gasventil (10) mit der Regelmembran (7) in Wirkverbindung steht,- das Steuerventil (8) dazu eingerichtet ist, die Regelmembran (7) mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Druck in der Venturi-Einrichtung (3) und einem Enddruck zu beaufschlagen. Dem pneumatischen Gas-Luftverbund wird demnach durch ein gesteuertes Beaufschlagen der Regelmembran (7) mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Enddruck und dem Druck der Venturi-Einrichtung (3) die Einflussnahme auf die Gemischzusammensetzung während des Betriebs eines Heizgerätes (1) ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Speichermedium, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und eine Verwendung eines Steuerventils.
  • Bei Heizgeräten mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund wird der, einem Verbrennungsluft-Massestrom zuzuführende Brenngas-Massestrom durch eine in der Verbrennungsluft-Zuführung angeordneten Venturi-Einrichtung (Venturidüse) gesteuert, wobei ein in der Venturi-Einrichtung entstehender Unterdruck den Massestrom des Brenngases bestimmt. Bei einer Inbetriebnahme eines derartigen Heizgerätes besteht die Möglichkeit, die Kennlinie der Regelungscharakteristik beispielsweise deren Neigung und Parallelverschiebung einzustellen. Möglichkeiten zum Eingriff in die Steuerung des zuzuführenden Massestromes Brenngas, insbesondere während des Betriebs des Heizgerätes, bestehen nicht.
  • Folglich besteht somit bei einem Heizgerät mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund keine Möglichkeit, die Gemischzusammensetzung anzupassen, beispielsweise an sich verändernde Qualitäten des Brenngases, Wind (insbesondere bei einer Ansaugung der Verbrennungsluft über das Dach) oder witterungsbedingte Einflussgrößen wie Temperatur oder Luftdruck, die sich auf die Dichte der angesaugten Verbrennungsluft auswirken.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes vorzuschlagen, das die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet. Insbesondere soll das Verfahren einen sicheren Betrieb des Heizgerätes bei sich verändernden Gaszusammensetzungen und Witterungseinflüssen und auch bei einer Inbetriebnahme des Heizgerätes ermöglichen.
  • Zudem soll die Erfindung einfach und kostengünstig umsetzbar sein und die Komplexität eines Heizgerätes zumindest nicht wesentlich erhöhen, nur geringe bauliche Veränderungen an einem Heizgerät erfordern und eine einfache Integration in einen bestehenden Produktionsprozess ermöglichen.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Hierzu kann ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgeräts beitragen, wobei das Heizgerät eine Venturi-Einrichtung, ein Gasventil, ein Steuerventil und eine Regelmembran aufweist, wobei
    • ein Massestrom Brenngas einem Massestrom Verbrennungsluft zugesetzt und über das Gasventil gesteuert wird,
    • das Gasventil mit der Regelmembran in Wirkverbindung steht,
    • das Steuerventil dazu eingerichtet ist, die Regelmembran mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Druck in der Venturi-Einrichtung und einem Enddruck zu beaufschlagen.
  • Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät, das dazu eingerichtete ist, ein Brenngas, beispielsweise Erdgas oder Wasserstoff, unter Zufuhr von Umgebungsluft (Verbrennungsluft) zu verbrennen und Wärmeenergie, beispielsweis zur Erwärmung eines Wärmeträgers eines Heizkreislaufes oder auch zur Bereitstellung einer Warmwasserversorgung zu erzeugen. Insbesondere kann es sich bei dem Heizgerät um ein Brennwertgerät handeln. Das Heizgerät weist in der Regel eine Brennkammer und eine Fördereinrichtung auf, die ein Gemisch von Brenngas und Verbrennungsluft über einen Gemischkanal in eine Brennkammer fördern kann. Die Verbrennungsprodukte können anschließend durch eine Abgasanlage abgeführt werden. Insbesondere kann das Heizgerät einen pneumatischen Gas-Luftverbund aufweisen, bei dem ein Massestrom Brenngas aus einer Gaszuführung einem Massestrom Verbrennungsluft zugeführt wird, wobei der Massestrom Brenngas durch eine, in einer Zuführung der Verbrennungsluft, angeordneten Venturi-Einrichtung bestimmt wird.
  • Die Venturi-Einrichtung kann insbesondere eine Venturidüse sein. Eine derartige Venturi-Einrichtung ist von Heizgeräten mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund bekannt.
  • Das Gasventil kann insbesondere in einer Gaszuführung des Heizgerätes angeordnet sein, wobei durch eine Öffnungsposition des Gasventils der dem Massestrom Verbrennungsluft zuzuführende Massestrom Brenngas gesteuert wird.
  • Das Steuerventil kann mit der Venturi-Einrichtung, der Regelmembran und mit einem Abgriffspunkt des Enddruckes gasdicht verbunden und dazu eingerichtet sein, die Regelmembran mit einem Druck im Bereich zwischen Druck in der Venturi-Einrichtung und Enddruck zu beaufschlagen. Das Steuerventil kann insbesondere elektrisch ansteuerbar und beispielsweise mit einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes elektrisch bzw. elektronisch verbunden sein.
  • Insbesondere wird eine Möglichkeit zur Einflussnahme auf die Gemischzusammensetzung während des Betriebs eines Heizgerätes dadurch erreicht, dass bei dem bekannten Prinzip eines pneumatischen Gas-Luftverbundes ein gesteuertes Beaufschlagen der Regelmembran mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Enddruck und dem Druck der Venturi-Einrichtung erfolgt. Weiter wird eine Regelung der Gemischzusammensetzung ermöglicht. Hierfür kann beispielsweise als Regelungsgröße eine Information über die Abgaszusammensetzung und/oder die Verbrennung, erfasst beispielsweise durch einen Abgassensor oder eine Flammenüberwachung (wie eine Messung eines lonisationsstromes), herangezogen werden. Das hier vorgeschlagene Verfahren kann somit als elektropneumatischer Gas-Luftverbund angesehen werden. Der Gegenstand der Erfindung ist somit auch als eine elektrische Manipulation des im Venturi erzeugten Steuerdrucks auf dem Weg zur Regelmembran der Gasarmatur gesehen werden. Es kann die Regelmembran des Gasventils mit einem höheren Druck (=weniger Unterdruck) beaufschlagt und damit bei gleicher Verbrennungsluftmenge weniger Brenngas zugeführt werden. Die Gemischzusammensetzung kann so magerer eingestellt werden. Insofern sollte die Auslegung des vom Steuerventil einzustellenden Druckes immer auf die maximale Brenngasmenge (maximal fett) erfolgen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Enddruck der Umgebungsluftdruck und/oder ein Druck in der Zuführung der Verbrennungsluft in einem Bereich außerhalb der Venturi-Einrichtung sein. Somit schafft die Erfindung eine Möglichkeit zur Steuerung der Gemischzusammensetzung in einem Bereich zwischen dem Enddruck, insbesondere einem Druck in der Zuführung Verbrennungsluft, der in der Regel ein Überdruck ist, und einem Druck in der Venturi-Einrichtung, der in der Regel ein Unterdruck ist. Diesem Druckbereich wird durch die Regelmembran und das Gasventil ein Bereich der Durchflussmenge des Massestromes Brenngas, der dem Massestrom Verbrennungsluft zuzuführen ist, zugeordnet. Durch eine gezielte Auswahl, Gestaltung und Einstellung (beispielsweise eines Offset-Wertes) von Regelmembran und Gasventil ist der Zusammenhang zwischen dem Druckbereich, mit dem das Steuerventil die Regelmembran beaufschlagt, und dem zugehörigen Bereich der Durchflussmengen Brenngas, weitestgehend beliebig (bedarfsgerecht) skaliert werden. Somit gelingt es eine weitreichende Möglichkeit zur Steuerung der Durchflussmenge (bzw. des Massestromes) Brenngas bei gleicher Durchflussmenge (bzw. Massenstrom der Verbrennungsluft) und damit weitreichende Anpassungsmöglichkeiten an weitestgehend alle auftretenden Betriebszustände eines Heizgerätes.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das der Unterdruck der Venturi-Einrichtung die größte Öffnungsweite und der Enddruck die geringste Öffnungsweite des Gasventils bewirken.
  • Alternativ kann als Enddruck auch ein anderer Druck, beispielsweise der Luftdruck gewählt oder ein an einem anderen Bereich des Heizgerätes oder der Heizungsanlage erfassbarer Druck herangezogen werden.
  • Die Wirkverbindung zwischen Regelmembran und Gasventil kann in einem einfachen Fall eine mechanische Verbindung sein. In jedem Fall kann die Wirkverbindung einer Position der Regelmembran eine Öffnungsposition des Gasventils zuordnen. In diesem Zusammenhang sind auch andere Wirkverbindungen denkbar, beispielsweise elektrische, pneumatische oder hydraulische.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Beaufschlagen der Regelmembran mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Enddruck und einem Druck in der Venturi-Einrichtung stufenlos erfolgen. Hierfür kann das Steuerventil stufenlos ansteuerbar sein, insbesondere mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM) Signals. Dabei versteht sich, dass auch andere Ansteuersignale wie beispielsweise eine Spannung oder Stromstärke einsetzbar sind. In vorteilhafter Weise kann so eine Möglichkeit geschaffen werden, für alle Betriebszustände eines Heizgerätes eine geeignete Gemischzusammensetzung bereitzustellen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Beaufschlagen mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Enddruck und einem Druck in der Venturi-Einrichtung zwei Schaltzustände aufweisen. Ein erster Schaltzustand könnte eine Beaufschlagung mit dem Enddruck und ein zweiter Schaltzustand könnte eine Beaufschlagung mit dem Druck der Venturi-Einrichtung sein. Diese Ausgestaltung kann vorteilhaft kostengünstig umgesetzt werden und beispielsweise eine geänderte Gemischzusammensetzung, beispielsweise eine magerere Gemischzusammensetzung bei einem mit Wasserstoff betrieben Heizgerät, bei einer Inbetriebnahme eines Heizgerätes ermöglichen und so die Betriebssicherheit erhöhen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm(-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, ein hier beschriebenes Verfahren auszuführen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
  • Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen bzw. über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. Auf dem Speicher des Regel- und Steuergeräts können zudem Daten, wie beispielsweise Kennlinien, für eine Ansteuerung des Steuerventils hinterlegt sein.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät mit einem hier vorgestellten Regel- und Steuergerät vorgeschlagen. Das Regel- und Steuergerät ist häufig Bestandteil eines Heizgerätes der Heizungsanlage. Das Heizgerät ist insbesondere ein Gasheizgerät mit einem Gasbrenner und einer Fördereinrichtung, die ein Gemisch aus Gas und Verbrennungsluft (brennfähiges Gemisch) zu einem Gasbrenner fördern kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend eine Zuführung Verbrennungsluft, die über ein Gasventil ein Massestrom Brenngas zuführbar ist, wobei das Gasventil mit einer Regelmembran in Wirkverbindung steht, und ein Steuerventil dazu eingerichtet ist, die Regelmembran mit einem Druck in einem Bereich zwischen dem Druck in einer, in der Zuführung Verbrennungsluft angeordneten, Venturi-Einrichtung oder einem Enddruck zu beaufschlagen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Steuerventil ein Dreiwegeventil sein, wobei von den drei Anschlüssen des Dreiwegeventils ein Anschluss die Regelmembran mit Druck beaufschlagen und somit mit einer Druckkammer der Regelmembran verbunden sein kann, ein Anschluss mit der Venturi-Einrichtung verbunden sein kann und ein Anschluss mit einem Abgriffspunkt des Enddruckes verbunden sein kann. Der Abgriffspunkt des Enddruckes kann beispielsweise die Zuführung Verbrennungsluft (außerhalb der Venturi-Einrichtung) oder sein. Der Enddruck kann auch an einem beliebigen Abgriffspunkt außerhalb des Heizgerätes abgegriffen werden und somit der Enddruck der Umgebungsluftdruck (atmosphärischer Druck) sein. Insbesondere kann das Steuerventil ein Magnetventil sein.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Steuerventil im ungeschalteten (stromlosen) Zustand die Regelmembran mit atmosphärischem Druck beaufschlagen, was eine magere Gemischzusammensetzung und damit einen sicheren Betriebszustand bewirken kann. In vorteilhafter Weise können so Störungen, wie beispielsweise ein Kabelbruch oder ein Defekt des Steuerventils, nicht zu unsicheren Betriebszuständen des Heizgerätes führen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Steuerventil zwei Schaltzustände aufweisen, in einem ersten Schaltzustand kann die Regelmembran mit dem Druck der Venturi-Einrichtung und in einem zweiten Schaltzustand kann die Regelmembran mit dem Enddruck beaufschlagt werden.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Steuerventil stufenlos schaltbar sein und die Regelmembran mit einem schaltbaren Druck im Bereich zwischen Druck der Venturi-Einrichtung und Enddruck beaufschlagen. Dabei kann das Steuerventil beispielsweise mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert werden. In vorteilhafter Weise kann so die Gemischzusammensetzung von Brenngas und Verbrennungsluft innerhalb des Auslegungsbereichs gezielt stufenlos eingestellt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Steuerventil im ungeschalteten, beispielsweise bei einem elektrisch angesteuerten Steuerventil, stromlosen Zustand eine magere Gemischzusammensetzung bereitstellen. In vorteilhafter Weise kann so die Sicherheit bei einem Defekt des Steuerventils und/oder dessen Anschlusskabels erhöht werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird auch eine Verwendung eines Steuerventils und einer Regelmembran zur Steuerung der Gemischzusammensetzung eines Heizgerätes mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund vorgeschlagen.
  • Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Speichermedium, dem Steuergerät, dem Heizgerät und/oder der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Hier werden somit ein Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, ein Computerprogramm, ein Speichermedium, ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und eine Verwendung eines Steuerventils angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, das Computerprogramm, das Speichermedium, das Regel- und Steuergerät, das Heizgerät sowie die Verwendung eines Ventils zumindest dazu bei, eine Möglichkeit zur Regelung der Gemischzusammensetzung eines Heizgerätes mit einem pneumatischen Gas-Luftverbundes zu schaffen, wodurch die die Effizienz und Betriebssicherheit des Heizgerätes unter sich ändernden Bedingungen, beispielsweise bei einer Veränderung der Qualität bzw. Zusammensetzung des Brenngases gesteigert werden kann.
  • Zudem kann die Erfindung einfach umgesetzt werden, da bekannten Heizgeräten mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund lediglich ein Steuerventil und dessen Ansteuerung zuzufügen ist.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • Figur 1:
    ein hier vorgeschlagenes Heizgerät mit ungeschaltetem Steuerventil, und
    Figur 2:
    ein hier vorgeschlagenes Heizgerät mit geschaltetem Steuerventil.
  • Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Das Heizgerät 1 kann eine Zuführung Verbrennungsluft 2 aufweisen, in der eine Venturi-Einrichtung 3 angeordnet sein kann. Über eine Zuführung Brenngas 4 ist ein Gasventil 10 angeordnet, über das ein definierter Massenstrom Brenngas 11 in die Zuführung Verbrennungsluft 2 eingebracht werden kann. Das entstehende Verbrennungsgemisch kann über einen Gemischkanal 5 einem, hier nur angedeutet dargestellten, Brenner 6 zugeführt werden.
  • Das Gasventil 10 kann mit einer Regelmembran 7 derart in Wirkverbindung stehen, dass eine beaufschlagt der Regelmembran 7 mit einem Druck eine Änderung der Öffnungsposition des Gasventils 10 bewirkt. Die Regelmembran 7 kann zudem mit einer einstellbaren Feder verbunden sein, über die eine Ruhelage der Regelmembran 7 einstellbar ist.
  • Ein Steuerventil 8 kann mit der Regelmembran 7, der Venturi-Einrichtung 3 und der Zuführung Verbrennungsluft 2 gasdicht verbunden sein. Das Steuerventil 8 kann zudem über eine elektrische Verbindung 12 mit einem Regel- und Steuergerät 9 des Heizgerätes 1 verbunden sein.
  • In Fig. 1 befindet sich das Steuerventil 8 in einem ungeschalteten Zustand, sodass die Regelmembran 7 mit dem Druck in der Zuführung Verbrennungsluft 2 beaufschlagt wird. Die resultierende Öffnungsweite des Gasventils 10 entspricht der geringstmöglichen Öffnungsweite und resultiert in einer mageren Gemischzusammensetzung.
  • Fig. 2 zeigt gleichfalls beispielhaft und schematisch ein Heizgerät 1 entsprechend Fig. 1. Gegenüber Fig. 1 wird jedoch der (Unter-) Druck der Venturi-Einrichtung 3 auf die Regelmembran 7 geleitet. Durch den (Unter-) Druck der Venturi-Einrichtung 3 wird die Regelmembran 7 in eine Position bewegt, die eine größtmögliche Öffnungsposition des Gasventils 10 zur Folge hat. Die Gemischzusammensetzung von Brenngas und Verbrennungsluft hat in diesem Zustand einen deutlich höheren Anteil an Brenngas.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Heizgerät
    2
    Zuführung Verbrennungsluft
    3
    Venturi-Einrichtung
    4
    Zuführung Brenngas
    5
    Gemischkanal
    6
    Brenner
    7
    Regelmembran
    8
    Regelventil
    9
    Steuerelement
    10
    Gasventil
    11
    Massestrom Brenngas
    12
    elektrische Verbindung

Claims (13)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Heizgeräts (1), aufweisend eine Venturi-Einrichtung (3), ein Gasventil (10), ein Steuerventil (8) und eine Regelmembran (7), wobei
    - ein Massestrom Brenngas (11) einem Massestrom Verbrennungsluft zugesetzt und über das Gasventil (10) gesteuert wird,
    - das Gasventil (10) mit der Regelmembran (7) in Wirkverbindung steht,
    - über das Steuerventil (8) die Regelmembran mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Druck in einer Venturi-Einrichtung und einem Enddruck beaufschlagt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Enddruck einem Umgebungsluftdruck und/oder einem Druck in einer Zuführung Verbrennungsluft (2) entspricht.
  3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beaufschlagen der Regelmembran (7) mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Druck in der Venturi-Einrichtung (3) und einem Enddruck stufenlos erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Beaufschlagen der Regelmembran (7) mit einem Druck in einem Bereich zwischen einem Druck in einer Venturi-Einrichtung (3) und einem Enddruck durch ein Beaufschlagen der Regelmembran (7) mit dem Druck in der Venturi-Einrichtung (3) oder mit Enddruck erfolgt.
  5. Computerprogramm, welches zur Durchführung eines Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche eingerichtet ist.
  6. Regel- und Steuergerät eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
  7. Heizgerät (1), aufweisend ein Regel- und Steuergerät (9) nach Anspruch 6.
  8. Heizgerät (1), aufweisend eine Zuführung Verbrennungsluft (2) der über ein Gasventil (10) ein Massestrom Brenngas (11) zusetzbar ist, wobei das Gasventil (10) mit einer Regelmembran (7) in Wirkverbindung steht, und ein Steuerventil (8) dazu eingerichtet ist, die Regelmembran (7) mit einem Druck zwischen dem Druck in einer in der Zuführung Verbrennungsluft (2) angeordneten Venturi-Einrichtung (3) und einem Enddruck zu beaufschlagen.
  9. Heizgerät nach Anspruch 8, wobei das Steuerventil (8) mit der Regelmembran (7), mit der Venturi-Einrichtung (3) und mit der Zuführung Verbrennungsluft (2) eine gasdichte Verbindung aufweist und der Enddruck dem Druck in der Zuführung Verbrennungsluft (2) entspricht.
  10. Heizgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Steuerventil (8) dazu eingerichtet ist, im ungeschalteten Zustand die Regelmembran (7) mit atmosphärischem Druck zu beaufschlagen.
  11. Heizgerät (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei das Steuerventil (8) dazu eingerichtet ist die Regelmembran (7) stufenlos mit einem Druck zwischen dem Druck der Venturi-Einrichtung (3) und dem Enddruck zu beaufschlagen.
  12. Heizgerät (1) nach Anspruch 11, wobei das Steuerventil (8) mit einem pulsweitenmodulierten Signal ansteuerbar ist.
  13. Verwendung eines Steuerventils (8) und einer Regelmembran (7) zur Steuerung der Gemischzusammensetzung eines Heizgerätes (1) mit einem pneumatischen Gas-Luftverbund.
EP22195640.2A 2021-09-29 2022-09-14 Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung eines steuerventils Pending EP4160093A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021125215.6A DE102021125215A1 (de) 2021-09-29 2021-09-29 Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, Computerprogramm, Speichermedium, Regel- und Steuergerät, Heizgerät und Verwendung eines Steuerventils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4160093A1 true EP4160093A1 (de) 2023-04-05

Family

ID=84044226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22195640.2A Pending EP4160093A1 (de) 2021-09-29 2022-09-14 Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung eines steuerventils

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4160093A1 (de)
DE (1) DE102021125215A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2515314A1 (fr) * 1981-10-23 1983-04-29 Seccacier Procede et installation pour reguler le fonctionnement d'une chaudiere a gaz
US4431132A (en) * 1980-06-13 1984-02-14 Thorn Gas Appliances Limited Control valve systems for gas water heaters
EP0733858A2 (de) * 1995-03-24 1996-09-25 Robert Bosch Gmbh Heizgerät
EP2014979A2 (de) * 2007-07-12 2009-01-14 Karl Dungs GmbH & Co.KG Betriebseinrichtung für einen Oberflächenbrenner hoher Leistung und Betriebsverfahren für diesen
WO2009115411A2 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 Sit La Precisa S.P.A. Con Socio Unico A method and a device for controlling the feed of a combustible gas to a burner apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0103303A3 (de) 1982-09-15 1984-06-06 Joh. Vaillant GmbH u. Co. Brennstoffbeheizte Wärmequelle
AT399765B (de) 1990-02-02 1995-07-25 Vaillant Gmbh Gasdruckregler

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4431132A (en) * 1980-06-13 1984-02-14 Thorn Gas Appliances Limited Control valve systems for gas water heaters
FR2515314A1 (fr) * 1981-10-23 1983-04-29 Seccacier Procede et installation pour reguler le fonctionnement d'une chaudiere a gaz
EP0733858A2 (de) * 1995-03-24 1996-09-25 Robert Bosch Gmbh Heizgerät
EP2014979A2 (de) * 2007-07-12 2009-01-14 Karl Dungs GmbH & Co.KG Betriebseinrichtung für einen Oberflächenbrenner hoher Leistung und Betriebsverfahren für diesen
WO2009115411A2 (en) * 2008-03-19 2009-09-24 Sit La Precisa S.P.A. Con Socio Unico A method and a device for controlling the feed of a combustible gas to a burner apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021125215A1 (de) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007032483A1 (de) Betriebseinrichtung für einen Oberflächenbrenner hoher Leistung und Betriebsverfahren für diesen
DE3937290A1 (de) Verfahren und einrichtung zur herstellung eines einer verbrennung zuzufuehrenden brennstoff-verbrennungsluft-gemisches
EP0957314B1 (de) Regeleinrichtung für Gasbrenner
EP0644377A1 (de) Regeleinrichtung für Gasbrenner
DE3638410C2 (de)
DE202018101271U1 (de) Brenngasbetriebenes Heizgerät
EP3596391A1 (de) Verfahren zur regelung eines brenngasbetriebenen heizgerätes
EP3593047A1 (de) Verfahren zur brenngasartenerkennung beim startvorgang eines brenngasbetriebenen heizgeräts und brenngasbetriebenes heizgerät
EP1036984B3 (de) Vormischbrenner für gasförmige Brennstoffe
DE102019101191A1 (de) Verfahren zur Regelung eines Gasgemisches unter Nutzung eines Gassensors und eines Gasgemischsensors
DE102019101190A1 (de) Verfahren zur Regelung eines Gasgemisches unter Nutzung eines Gassensors, eines Brenngassensors und eines Gasgemischsensors
EP3499124A1 (de) Heizgerätkomponente und verfahren zur einstellung eines brennstoffvolumenstroms
EP0836054B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Flammengrösse gasbetriebener Koch- oder Backgeräte
EP4160093A1 (de) Verfahren zum betreiben eines heizgerätes, computerprogramm, speichermedium, regel- und steuergerät, heizgerät und verwendung eines steuerventils
EP3182007B1 (de) Heizgerätesystem und verfahren mit einem heizgerätesystem
DE19501749C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Gas-Gebläsebrenners
DE102023105827A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines variablen Brenners, Brenner und Computerprogramm
DE102019101189A1 (de) Verfahren zur Regelung eines Gasgemisches
DE19906935A1 (de) Gasbrenner sowie Verfahren zum Betreiben eines Gasbrenners
EP4043791A1 (de) Gastherme sowie verfahren zur einstellung eines brennstoff-oxidator-gemisches in abhängigkeit einer zusammensetzung des brennstoffes
AT413440B (de) Verfahren zur anpassung des brenngas-luft- verhältnisses an die gasart bei einem gasbrenner
DE102024107073B3 (de) Verfahren und System zum Betreiben eines Gasbrenners für den industriellen Einsatz mit mindestens zwei Brenngasen
DE3006683A1 (de) Regelvorrichtung fuer gasbrenner
EP0036613A1 (de) Durch einen Temperaturfühler steuerbare Regeleinrichtung für einen gasbefeuerten Wasser- oder Lufterhitzer
EP4450874A1 (de) Heizgerät mit pneumatischem gas-luftverbund und verfahren zu betreiben eines heizgerätes

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230927

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20251007