ES2984005T3

ES2984005T3 - Burner layout and distribution plate

Info

Publication number: ES2984005T3
Application number: ES21172729T
Authority: ES
Inventors: Markus Polus; Thomas Ernst; Mira Engel; Kipp Andreas Andreas
Original assignee: Vaillant GmbH
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2021-05-07
Publication date: 2024-10-28
Anticipated expiration: 2041-05-07
Also published as: EP3910237A3; EP3910237C0; EP3910237A2; PL3910237T3; EP3910237B1

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de quemador con un cuerpo de quemador (3) que presenta una superficie interior (4) y una superficie exterior (5) y un patrón de aberturas (6) para el paso de una mezcla de aire y gas combustible, y un electrodo de ionización (7) con una longitud de electrodo (EL) que discurre a una distancia (A) de la superficie exterior (5) del cuerpo de quemador (3) y sustancialmente paralela a ella, en el que está presente una placa de distribución (8) que modifica el patrón de aberturas (6) en la zona (10) del electrodo de ionización (7) cubriendo al menos parcialmente algunas de las aberturas (6). La invención permite ampliar la aplicabilidad y/o la precisión de un sistema de medición de ionización utilizando medios sencillos y controlar dispositivos de calefacción equipados con él en un amplio rango de potencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The invention relates to a burner device with a burner body (3) having an inner surface (4) and an outer surface (5) and an opening pattern (6) for the passage of a mixture of air and combustible gas, and an ionization electrode (7) with an electrode length (EL) running at a distance (A) from the outer surface (5) of the burner body (3) and substantially parallel to it, in which a distribution plate (8) is present which modifies the opening pattern (6) in the area (10) of the ionization electrode (7) by at least partially covering some of the openings (6). The invention makes it possible to extend the applicability and/or the accuracy of an ionization measurement system using simple means and to control heating devices equipped therewith over a wide power range. (Automatic translation with Google Translate, without legal value)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Disposición de quemadores y placa de distribución Burner layout and distribution plate

La invención se refiere a un quemador para un calentador de gas para calentar edificios y/o agua potable con un electrodo de ionización, en particular a una disposición de quemadores con un electrodo de ionización en una cámara de combustión de un calentador de gas. No se trata sólo de instalaciones grandes, sino también de dispositivos de pared para calentar agua y, en general, de calentadores para calentar edificios y/o suministrar agua caliente. Los calentadores modernos funcionan con quemadores de premezcla y el seguimiento y el control se realizan a menudo mediante medición de ionización. The invention relates to a burner for a gas heater for heating buildings and/or drinking water with an ionization electrode, in particular to a burner arrangement with an ionization electrode in a combustion chamber of a gas heater. This does not only concern large installations, but also wall-mounted devices for heating water and, in general, heaters for heating buildings and/or supplying hot water. Modern heaters operate with premix burners and monitoring and control are often carried out by means of ionization measurement.

Estos quemadores se describen, por ejemplo, en el documento EP 3293455 A1 o en el documento EP 1036984 B3. These burners are described, for example, in EP 3293455 A1 or in EP 1036984 B3.

Para ello, en una cámara de combustión está dispuesto un electrodo de ionización cerca de un cuerpo de quemador, presentando el cuerpo de quemador un patrón de orificios predeterminable. La mezcla de gas combustible y aire sale a través de los orificios de este patrón de orificios, se enciende y arde en la cámara de combustión. Las llamas resultantes forman, según el patrón de orificios, una llamada alfombra de llamas, encontrándose el electrodo de ionización en la zona de las llamas. El patrón de orificios (generalmente formado por orificios y/o ranuras) se determina según el diseño del cuerpo de quemador, la cámara de combustión, el tipo de gas combustible y otros criterios. En las cámaras de combustión de forma cilíndrica, por motivos de fabricación, el cuerpo de quemador se fabrica a menudo a partir de una chapa enrollada formando un cilindro, que ya presenta el patrón de orificios y conduce a una alfombra de llamas en gran medida cilíndricamente simétrica en la cámara de combustión. Sin embargo, los requisitos para el patrón de orificios están determinados esencialmente por factores tales como el diseño y/o las necesidades, requisitos, etc. de un sistema de control de medición de ionización. Esto incluye, en particular, los mayores anchos de banda de modulación posibles, que, en vista de la calidad del control, deberían permanecer prácticamente sin cambios o constantes durante la vida útil del dispositivo. En este caso juega un papel especialmente importante o incluso decisivo la manifestación de la llama sobre la superficie del quemador y/o la modificación o el envejecimiento de los componentes, como por ejemplo del quemador y del electrodo de ionización adyacente. Dependiendo de la modulación y, por tanto, también de la potencia del calentador, la alfombra de llamas se registra por el electrodo de ionización de forma diferente. A mayor potencia, las llamas son más grandes y se alejan más del cuerpo del quemador que a menor potencia. Con la integración del electrodo de ionización en un circuito cerrado se evalúa una señal de ionización en forma de una corriente de ionización y se utiliza para monitorizar y, en caso necesario, controlar el calentador. Por "control" se entiende aquí especialmente la formación de una mezcla de los componentes de la combustión, que da como resultado un valor lambda de los productos de combustión después de la combustión (la relación de aire lambda indica la relación entre aire y gas combustible en comparación con una relación estequiométrica). Para garantizar un control constante de la proporción de mezcla en el rango de modulación más amplio posible, teniendo en cuenta el envejecimiento de los componentes a lo largo de la vida útil del calentador, se realiza una corrección (corrección ADA; ADA =adaptación automática a la deriva)este efecto puede ser particularmente útil. Por lo tanto, el problema es registrar y evaluar los cambios en la señal de ionización en el rango de carga más amplio posible del quemador a medida que envejece para mantener un control constante de la mezcla durante la vida útil del dispositivo. For this purpose, an ionisation electrode is arranged in the vicinity of a burner body in a combustion chamber, with the burner body having a predetermined hole pattern. The fuel gas-air mixture exits through the holes in this hole pattern, is ignited and burns in the combustion chamber. The resulting flames form a so-called flame carpet depending on the hole pattern, with the ionisation electrode being located in the flame zone. The hole pattern (usually consisting of holes and/or slots) is determined by the design of the burner body, the combustion chamber, the type of fuel gas and other criteria. In cylindrical combustion chambers, for manufacturing reasons, the burner body is often made from sheet metal rolled into a cylinder, which already has the hole pattern and leads to a largely cylindrically symmetrical flame carpet in the combustion chamber. However, the requirements for the hole pattern are essentially determined by factors such as the design and/or the needs, requirements, etc. of an ionization measurement control system. This includes, in particular, the largest possible modulation bandwidths, which, in view of the quality of the control, should remain practically unchanged or constant over the lifetime of the device. In this case, the manifestation of the flame on the burner surface and/or the modification or aging of components, such as the burner and the adjacent ionization electrode, play a particularly important or even decisive role. Depending on the modulation and thus also the heater power, the flame carpet is recorded by the ionization electrode in a different way. At higher power, the flames are larger and move further away from the burner body than at lower power. By integrating the ionization electrode into a closed circuit, an ionization signal is evaluated in the form of an ionization current and used to monitor and, if necessary, control the heater. By "control" is meant here in particular the formation of a mixture of the combustion components, which results in a lambda value of the combustion products after combustion (the lambda air ratio indicates the ratio of air to fuel gas compared to a stoichiometric ratio). In order to ensure constant control of the mixture ratio in the widest possible modulation range, taking into account the aging of the components over the life of the heater, a correction is performed (ADA correction; ADA = automatic drift adaptation) - this effect can be particularly useful. The problem is therefore to record and evaluate changes in the ionization signal in the widest possible load range of the burner as it ages in order to maintain constant control of the mixture over the life of the device.

Para que el control de la mezcla de aire y gas basado en la corriente de ionización funcione conforme a las normas, es necesario proporcionar una señal de medición suficientemente potente de la corriente de ionización, que se determina mediante un electrodo insertado estáticamente. Dado que en este sistema también disminuye la intensidad de la corriente de ionización a medida que disminuye la carga térmica, pero no debe caer por debajo de una corriente mínima definida para el control, con ello se limita la carga de modulación de la célula térmica. In order for the ionization current-based control of the air-gas mixture to function in accordance with the standards, it is necessary to provide a sufficiently strong measurement signal of the ionization current, which is determined by a statically inserted electrode. Since in this system, the intensity of the ionization current also decreases as the thermal load decreases, but must not fall below a defined minimum current for control, the modulation load of the thermal cell is thus limited.

Según el estado actual de la técnica, las membranas y los dispositivos distribuidores en el camino gas-aire (en la dirección del flujo) delante de la superficie del quemador se utilizan principalmente para homogeneizar la presión interna del quemador con el fin de obtener una distribución de llama uniforme, o en el caso de la formación de una mezcla en el lado de presión (lado de presión del ventilador) para mezclar aire y gas combustible. According to the current state of the art, membranes and distribution devices in the gas-air path (in the flow direction) in front of the burner surface are mainly used to homogenize the internal pressure of the burner in order to obtain a uniform flame distribution, or in the case of mixture formation on the pressure side (fan pressure side) to mix air and fuel gas.

El documento EP 0631091 describe un quemador en el que se proporcionan una lámina perforada interior y una exterior, siendo la separación de los orificios de la lámina exterior y su sección de paso tal que la totalidad de las dos láminas perforadas tiene un coeficiente de transmisión de gas total de como máximo 7,8%. Esto presenta ventajas durante la combustión, en particular una menor formación de óxido de nitrógeno. EP 0631091 describes a burner in which an inner and an outer perforated plate are provided, the spacing of the holes in the outer plate and its passage section being such that the total of the two perforated plates has a total gas transmission coefficient of at most 7.8%. This has advantages during combustion, in particular a lower formation of nitrogen oxide.

El documento US 5240411 describe una disposición de quemadores de gas atmosférica para uso en un calentador de agua doméstico. Esto también incluye una parte de placa de distribución interna con una pluralidad de aberturas relativamente grandes para dirigir la mezcla gaseosa de combustible y aire desde la cámara del quemador hacia arriba, distribuida más o menos uniformemente, sobre la parte superior plana de la parte de placa de distribución. Por encima de la parte de placa de distribución interior se encuentra una parte de placa de abertura de quemador provista de aberturas, que se extiende a una distancia paralela a la misma. La parte de placa de quemador está provista de una pluralidad de aberturas relativamente pequeñas que están espaciadas uniformemente para permitir que la mezcla gaseosa de combustible y aire descargada fluya hacia arriba a través de ellas para formar pequeños chorros que emergen de la superficie superior de la parte de placa de quemador y que al salir de las aberturas se encienden y queman durante el funcionamiento de la disposición de quemadores. US 5240411 describes an atmospheric gas burner arrangement for use in a domestic water heater. This also includes an internal distribution plate portion with a plurality of relatively large openings for directing the gaseous fuel-air mixture from the burner chamber upwardly, more or less evenly distributed, over the flat top of the distribution plate portion. Above the inner distribution plate portion is a burner aperture plate portion provided with apertures, extending at a distance parallel thereto. The burner plate portion is provided with a plurality of relatively small openings which are evenly spaced to allow the discharged gaseous fuel-air mixture to flow upwardly therethrough to form small jets which emerge from the upper surface of the burner plate portion and which upon exiting the openings ignite and burn during operation of the burner arrangement.

Además, el documento EP 2167876 da a conocer una disposición de quemadores genérica con un difusor en el que se proporcionan una primera y una segunda aberturas para el paso de una mezcla de combustible y aire. Además, en el interior del quemador (1) cerca del difusor está dispuesto un elemento de distribución, estando provisto el elemento de distribución de otras primera y segunda aberturas para el paso de la mezcla. Las aberturas están distribuidas o configuradas de manera que el flujo de mezcla se suministra cerca de un sensor de ionización de manera que la ionización se mantiene sustancialmente constante cuando la potencia de funcionamiento del quemador varía hasta aproximadamente el 10% de la potencia nominal, de modo que el sensor de ionización funciona correctamente con este valor de rendimiento operativo. Furthermore, EP 2167876 discloses a generic burner arrangement with a diffuser in which first and second openings are provided for the passage of a fuel-air mixture. Furthermore, a distribution element is arranged inside the burner (1) near the diffuser, the distribution element being provided with further first and second openings for the passage of the mixture. The openings are distributed or configured such that the mixture flow is supplied near an ionisation sensor such that the ionisation is kept substantially constant when the burner operating power varies up to about 10% of the nominal power, such that the ionisation sensor operates correctly with this operating efficiency value.

El quemador de superficie en el documento EP 2687781 consta de una placa de distribución y una superficie de quemador tejida. La placa de distribución está provista de una parte de control y una parte principal. La mezcla de combustible y aire se conduce a través del tejido en la parte principal y sin influencia a través del tejido en la parte de control. Además, en relación con controles de mezcla de gas y aire basados en corrientes de ionización se conocen variaciones de los orificios y geometrías de salida de superficie de quemador (estructura de orificios) especialmente dispuestas, que provocan cambios en la carga local de superficie de quemador, con lo que se influye específicamente en la corriente de ionización generada y, por lo tanto, se posibilitan anchos de banda de modulación más grandes (curva de corriente de ionización lo más constante posible en todo el rango de modulación). The surface burner in EP 2687781 consists of a distribution plate and a woven burner surface. The distribution plate is provided with a control part and a main part. The fuel-air mixture is conducted through the fabric in the main part and without influence through the fabric in the control part. Furthermore, in connection with gas-air mixture controls based on ionization currents, variations of the holes and specially arranged burner surface outlet geometries (hole structure) are known, which cause changes in the local burner surface loading, thereby specifically influencing the generated ionization current and thus making larger modulation bandwidths possible (as constant as possible ionization current curve over the entire modulation range).

Un concepto bien conocido para ampliar el ancho de banda de modulación bajo la influencia de la geometría de superficie de quemador se explica en el documento EP 3293455 A1. El patrón de orificios o la estructura de orificios de la superficie de quemador situada directamente debajo del electrodo de ionización se divide alrededor del electrodo de ionización en zonas con diferentes perfiles de salida, de modo que se consigan los mayores anchos de banda de modulación posibles. Sin embargo, esto requiere un cierto esfuerzo en términos de tecnología de producción y se requiere un diseño separado para cada tipo de cuerpo de quemador y electrodo de ionización. A well-known concept for broadening the modulation bandwidth under the influence of the burner surface geometry is explained in EP 3293455 A1. The hole pattern or hole structure of the burner surface located directly below the ionization electrode is divided around the ionization electrode into zones with different output profiles, so that the highest possible modulation bandwidths are achieved. However, this requires a certain effort in terms of production technology and a separate design is required for each type of burner body and ionization electrode.

Un concepto para aumentar la carga de superficie de quemador en la zona del electrodo de ionización es un aumento de la densidad de la llama (aumento local de carga de superficie) logrado mediante perforaciones adicionales en la superficie de quemador, lo que conduce a una amplificación de la señal de medición necesaria. Este concepto proviene, por ejemplo, del documento EP 1036984. One concept for increasing the burner surface loading in the area of the ionization electrode is an increase in flame density (local increase in surface loading) achieved by additional perforations in the burner surface, which leads to an amplification of the necessary measurement signal. This concept is derived, for example, from EP 1036984.

El objeto de la presente invención es resolver al menos parcialmente los problemas descritos con referencia al estado de la técnica. En particular, se debe crear un dispositivo de quemador que se pueda fabricar de forma económica y que al mismo tiempo se pueda adaptar a las necesidades de la medición de ionización, de modo que sea posible una provisión adecuada de la señal de medición de ionización para el control lambda en un amplio rango. Debería ser posible adaptar fácilmente un cuerpo de quemador cuyo patrón de orificios esté diseñado y/u optimizado para otros fines en la zona de un electrodo de ionización a las necesidades de una medición de ionización para determinar el valor lambda. The object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art. In particular, a burner device should be provided which can be manufactured inexpensively and which at the same time can be adapted to the needs of ionization measurement, so that an adequate provision of the ionization measurement signal for lambda control is possible over a wide range. It should be possible to easily adapt a burner body whose hole pattern is designed and/or optimized for other purposes in the area of an ionization electrode to the needs of an ionization measurement for determining the lambda value.

En otras palabras, un objeto de la invención es proporcionar un diseño de quemador que permita los rangos de modulación más altos posibles pero también cambios relacionados con el envejecimiento en el sistema de control de la señal de ionización mediante correcciones (ADA). Se trata de curvas de corriente de ionización lo más constantes posible dentro del ancho de banda de modulación, pero también de curvas características especiales para las curvas de corriente de ionización de los puntos de modulación (velocidades constantes) como función de lambda, que pueden utilizarse para cambios de velocidad relacionados con el envejecimiento del sistema de control de señal de ionización. In other words, an object of the invention is to provide a burner design which allows the highest possible modulation ranges but also age-related changes in the ionization signal control system by means of corrections (ADA). These are as constant as possible ionization current curves within the modulation bandwidth, but also special characteristic curves for the ionization current curves of the modulation points (constant velocities) as a function of lambda, which can be used for age-related velocity changes of the ionization signal control system.

Para lograr este objeto se utiliza una disposición de quemadores según la reivindicación independiente. En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones y perfeccionamientos ventajosos de la invención. La descripción, especialmente en relación con los dibujos, ilustra la invención y proporciona otros ejemplos de realización. To achieve this object, a burner arrangement according to the independent claim is used. Advantageous configurations and improvements of the invention are indicated in the dependent claims. The description, especially in conjunction with the drawings, illustrates the invention and provides further exemplary embodiments.

Para lograr el objeto, se utiliza una disposición de quemadores con un cuerpo de quemador que tiene una superficie interior y una superficie exterior así como un patrón de aberturas para el paso de una mezcla de aire y gas combustible, y un electrodo de ionización con una longitud de electrodo que discurre a distancia de la superficie exterior del cuerpo del quemador y esencialmente paralelo a éste, estando presente una placa de distribución que modifica el patrón de las aberturas en la zona del electrodo de ionización, cubriendo al menos parcialmente algunas de las aberturas. Una placa de distribución en la zona del electrodo de ionización, encima y/o debajo de la superficie de quemador, influye según se desee en la curva característica mediante un patrón de orificios especial. Se tiene en cuenta la disposición del patrón de aberturas y el patrón de orificios de la placa de distribución. To achieve the object, a burner arrangement is used with a burner body having an inner and an outer surface as well as an opening pattern for the passage of a mixture of air and fuel gas and an ionization electrode with an electrode length running at a distance from the outer surface of the burner body and substantially parallel to it, a distribution plate being present which modifies the opening pattern in the region of the ionization electrode by at least partially covering some of the openings. A distribution plate in the region of the ionization electrode above and/or below the burner surface influences the characteristic curve as desired by means of a special hole pattern. The arrangement of the opening pattern and the hole pattern of the distribution plate are taken into account.

Se trata en particular de un quemador de gas, que forma dos superficies de quemador dispuestas paralelas entre sí, compuestas por una placa de distribución (lado de entrada de la mezcla de aire, gas y quemador) y un cuerpo de quemador (lado orientado hacia la cámara de combustión). This is in particular a gas burner, which forms two burner surfaces arranged parallel to each other, consisting of a distribution plate (inlet side of the air, gas and burner mixture) and a burner body (side facing the combustion chamber).

Se puede formar una disposición de (superficie de) quemadores con una placa de distribución que forma una superficie interior de la disposición de quemadores y un cuerpo de quemador que forma una superficie exterior de la disposición de quemadores. Se pueden proporcionar patrones de aberturas y/u orificios para el paso de una mezcla de aire y gas combustible tanto en la placa de distribución como en el cuerpo de quemador. La placa de distribución y el cuerpo de quemador están dispuestos por lo general coaxialmente entre sí. Además, un electrodo de ionización está provisto de una longitud de electrodo que discurre a cierta distancia de la superficie exterior del cuerpo de quemador y esencialmente paralela a ésta. La superficie de quemador del cuerpo de quemador, que está directamente asociada al electrodo de ionización, puede presentar una sección de superficie en dirección axial y radial con una estructura de aberturas abiertas (orificios/ranuras) homogénea y uniformemente distribuida, con lo que se puede orientar el electrodo de ionización centralmente a esta sección de superficie. La placa de distribución, que está dispuesta en el interior del cuerpo de quemador (es decir, en el lado por el que entra la mezcla de aire y gas combustible) y orientada paralela a la superficie de quemador o al cuerpo de quemador, puede presentar una estructura de orificios alternante muy abierta en dirección radial. Esto se puede conseguir, por ejemplo, mediante secciones intermedias sin estructura de orificios, estando todavía presente una estructura de orificios dispuesta simétricamente. A burner (surface) arrangement can be formed by a distribution plate forming an inner surface of the burner arrangement and a burner body forming an outer surface of the burner arrangement. Patterns of openings and/or holes for the passage of a fuel gas-air mixture can be provided both in the distribution plate and in the burner body. The distribution plate and the burner body are generally arranged coaxially with each other. In addition, an ionization electrode is provided with an electrode length running at a distance from and substantially parallel to the outer surface of the burner body. The burner surface of the burner body, which is directly associated with the ionization electrode, can have a surface section in the axial and radial direction with a homogeneous and uniformly distributed structure of open openings (holes/slots), whereby the ionization electrode can be oriented centrally to this surface section. The distribution plate, which is arranged inside the burner body (i.e. on the side from which the air-fuel gas mixture enters) and oriented parallel to the burner surface or burner body, can have an alternating hole structure that is very open in the radial direction. This can be achieved, for example, by intermediate sections without hole structure, while a symmetrically arranged hole structure is still present.

La disposición de las superficies del cuerpo de combustión y de la placa de distribución más cercanas al electrodo de ionización en dirección axial está diseñada de tal manera que la estructura de orificios de la placa de distribución se puede asignar paralela al cuerpo de combustión de tal manera que las superficies de mayor grado de apertura corresponden directamente a la estructura de orificios del menor grado de apertura del cuerpo de combustión y viceversa. La combinación descrita de la disposición y diseño de ambas estructuras de orificios de la placa de distribución y de la superficie de quemador puede conducir a una homogeneidad en función de lambda de la reproducción de llama en la zona del electrodo de ionización, independientemente del rango de carga del quemador. Con esta medida se pueden diseñar tanto anchos de banda de modulación elevados para un control estable como curvas de corriente de ionización en constante descenso/aumento dependientes de lambda. The arrangement of the surfaces of the combustion chamber and the distribution plate closest to the ionization electrode in the axial direction is designed in such a way that the hole structure of the distribution plate can be assigned parallel to the combustion chamber in such a way that the surfaces with the largest degree of opening correspond directly to the hole structure with the smallest degree of opening of the combustion chamber and vice versa. The described combination of the arrangement and design of both hole structures of the distribution plate and the burner surface can lead to a lambda-dependent homogeneity of the flame reproduction in the area of the ionization electrode, independent of the burner load range. With this measure, both high modulation bandwidths for stable control and lambda-dependent, constantly decreasing/increasing ionization current curves can be designed.

Esta solución puede mejorar la distribución de mezcla del combustible en una zona definida de la superficie interior (en la dirección del flujo delante de la superficie de quemador) de un quemador para calentadores de gas, de tal manera que se puede ver una reproducción de llama generada en el rango de modulación de la carga térmica, que se puede utilizar en combinación con dispositivos de medición para la determinación cuantitativa de una corriente de ionización (normalmente electrodos de encendido/ionización) proporciona la señal de ionización más alta posible por encima de esta superficie de quemador y/o por encima de todo el ancho de banda de modulación. Además, también se puede garantizar que en un punto de carga predeterminado o deseado del rango de modulación exista una curva de corriente de ionización en constante descenso o en constante aumento, dependiente de lambda. La curva muestra una curva lambda decreciente, una curva que se aplana bruscamente. En el marco de un control de la mezcla de gas y aire basada en la corriente de ionización en los calentadores mencionados anteriormente, para este control por medio de una adaptación funcional se puede obtener una señal de control estable e independiente del envejecimiento a través del rango de modulación ajustado de la carga térmica mediante, o se posibilita una corrección ADA correspondiente. Además, el grado de modulación puede aumentarse proporcionando la corriente de ionización una señal que sea suficiente para regular la formación de mezcla en el rango de modulación más amplio posible. This solution can improve the fuel mixture distribution in a defined area of the inner surface (in the flow direction in front of the burner surface) of a burner for gas heaters, such that a generated flame reproduction can be seen in the modulation range of the thermal load, which can be used in combination with measuring devices for the quantitative determination of an ionization current (usually ignition/ionization electrodes) provides the highest possible ionization signal above this burner surface and/or over the entire modulation bandwidth. In addition, it can also be ensured that at a predetermined or desired load point of the modulation range there is a constantly decreasing or constantly increasing ionization current curve, dependent on lambda. The curve shows a decreasing lambda curve, a curve that flattens out sharply. In the context of ionization current-based gas-air mixture control in the above-mentioned heaters, a stable, age-independent control signal can be achieved for this control by means of functional adaptation over the set modulation range of the thermal load or a corresponding ADA correction is made possible. Furthermore, the degree of modulation can be increased by providing the ionization current with a signal that is sufficient to regulate mixture formation over the widest possible modulation range.

El concepto descrito de placa de distribución en combinación con el cuerpo de quemador garantiza una compensación de presión en función de la modulación de carga en la zona del electrodo de ionización y puede influir en las llamas en el cuerpo de combustión de tal manera que, si es posible, tengan siempre la misma distancia de las llamas hacia el electrodo bajo todas las cargas y/o variaciones lambda de la combustión. The described distribution plate concept in combination with the burner body ensures load-dependent pressure compensation in the area of the ionisation electrode and can influence the flames in the combustion body in such a way that they always have the same flame distance from the electrode if possible under all loads and/or lambda variations of the combustion.

La placa de distribución está dispuesta preferiblemente en la superficie interior del cuerpo de quemador. Preferiblemente, la placa de distribución está situada frente al interior del cuerpo de quemador, de tal manera que la perforación definida influya de la manera deseada en la reproducción de llama en el electrodo de ionización. Puede fijarse junto con el cuerpo de quemador a la brida de quemador, por ejemplo mediante soldadura, atornillado, remachado o similar. La placa de distribución se sitúa preferiblemente en el lado de presión, es decir colocada en el lado por donde fluye la mezcla de gases. Entre la placa de distribución y el cuerpo de quemador se puede dejar un espacio de aproximadamente 6 mm a 8 mm. The distribution plate is preferably arranged on the inner surface of the burner body. The distribution plate is preferably located facing the inside of the burner body, such that the defined perforation influences the flame reproduction at the ionization electrode in the desired manner. It can be fixed to the burner flange together with the burner body, for example by welding, screwing, riveting or the like. The distribution plate is preferably located on the pressure side, i.e. positioned on the side where the gas mixture flows. A space of approximately 6 mm to 8 mm can be left between the distribution plate and the burner body.

La placa de distribución puede presentar una longitud que corresponda al menos a la longitud del electrodo y una anchura en el intervalo de 1 a 10 cm [centímetros], preferiblemente de 2 a 6 cm. La placa de distribución puede estar configurada en forma de segmento circular o cilíndrico. En la mayoría de los casos, la superficie de la placa de distribución es esencialmente congruente con la superficie del cuerpo de quemador. Los orificios en la placa de distribución pueden ser redondos y/o en forma de ranura y presentan una zona de abertura que puede presentar una longitud que se corresponda al menos con la longitud de electrodo. Se pueden proporcionar diferentes zonas de abertura de apertura predeterminable a través de filas coordinadas de orificios/ranuras, por ejemplo, dividido tipo sectores, que pueden disponerse en la dirección longitudinal del quemador (axialmente) debajo o a la izquierda o derecha del electrodo de ionización a una distancia de 3 mm a 10 mm (milímetros). Con estas dimensiones, la placa de distribución influye en la cantidad de mezcla de aire y gas combustible y que sale en la zona del electrodo de ionización y, junto con el cuerpo de quemador y su patrón de aberturas, garantiza una compensación de presión, lo que puede dar lugar a un mayor flujo uniforme alrededor del electrodo de ionización que depende menos de la potencia del calentador. The distribution plate may have a length corresponding at least to the electrode length and a width in the range of 1 to 10 cm [centimeters], preferably 2 to 6 cm. The distribution plate may be configured in the form of a circular or cylindrical segment. In most cases, the surface of the distribution plate is substantially congruent with the surface of the burner body. The holes in the distribution plate may be round and/or slot-shaped and have an opening region which may have a length corresponding at least to the electrode length. Different opening regions with a predeterminable opening may be provided by coordinated rows of holes/slots, for example divided into sectors, which may be arranged in the longitudinal direction of the burner (axially) below or to the left or right of the ionization electrode at a distance of 3 mm to 10 mm (millimeters). With these dimensions, the distribution plate influences the amount of air/fuel gas mixture that exits in the area of the ionization electrode and, together with the burner body and its opening pattern, ensures pressure compensation, which can result in a more uniform flow around the ionization electrode that is less dependent on the heater power.

De manera especialmente preferida, la placa de distribución es una lámina perforada, cuyos orificios representan (como máximo) del 5 al 10% [por ciento], preferiblemente en el intervalo del 5 al 10% de su superficie. Una proporción correspondiente de aberturas en el cuerpo de quemador están total o parcialmente cubiertas por la superficie no perforada de la placa de distribución. Particularly preferably, the distribution plate is a perforated sheet, the holes of which represent (at most) 5 to 10% [percent], preferably in the range of 5 to 10% of its surface. A corresponding proportion of openings in the burner body are completely or partially covered by the non-perforated surface of the distribution plate.

En particular, las aberturas en el cuerpo de quemador tienen una dimensión más pequeña y los orificios en la placa de distribución son tan grandes y tienen una forma tal que de 3 a 20 aberturas, preferiblemente de 4 a 16, quedan cubiertas al menos parcialmente por un orificio, en particular en la zona inmediatamente debajo del electrodo de ionización. Las aberturas en un cuerpo de quemador no son necesariamente todas circulares. También hay patrones de orificios con ranuras (y orificios), en donde también se determina la dimensión más pequeña de todas las aberturas para evitar el retroceso de las llamas hacia el cuerpo de quemador. Por lo tanto, los orificios y ranuras suelen tener una dimensión más pequeña en el intervalo de 0,3 a 1,0 mm [milímetro]. Sin embargo, las ranuras pueden ser considerablemente largas, por ejemplo de 2 a 8 mm. Entonces puede, por ejemplo haber casos en los que un orificio en la placa de distribución cubre sólo parcialmente varias ranuras en el cuerpo de quemador. In particular, the openings in the burner body have a smaller dimension and the holes in the distribution plate are so large and shaped that 3 to 20 openings, preferably 4 to 16, are at least partially covered by one hole, in particular in the area immediately below the ionization electrode. The openings in a burner body are not necessarily all circular. There are also hole patterns with slots (and holes), where the smallest dimension of all openings is also determined in order to prevent flames from flashing back into the burner body. Holes and slots therefore usually have a smaller dimension in the range of 0.3 to 1.0 mm [millimeter]. However, the slots can be considerably long, for example 2 to 8 mm. Then there may, for example, be cases where one hole in the distribution plate only partially covers several slots in the burner body.

De manera especialmente preferida (y ventajosa desde el punto de vista de la tecnología de producción), los orificios son esencialmente circulares y tienen un diámetro de 1 a 5 mm, preferiblemente de 2 a 3 mm. Particularly preferably (and advantageously from the point of view of production technology), the holes are essentially circular and have a diameter of 1 to 5 mm, preferably 2 to 3 mm.

La placa de distribución debe estar fabricada del mismo material o de un material con un comportamiento térmico similar al del cuerpo de quemador para evitar diferentes dilataciones y, por tanto, tensiones térmicas durante el funcionamiento. The distribution plate must be made of the same material or a material with a similar thermal behaviour to that of the burner body to avoid different expansions and, therefore, thermal stresses during operation.

La placa de distribución puede diseñarse para su fijación a una superficie exterior o a una superficie interior de un cuerpo de quemador, teniendo la placa de distribución orificios que constituyen del 20 al 80% de su superficie. The distribution plate may be designed for attachment to an exterior surface or an interior surface of a burner body, the distribution plate having holes constituting 20 to 80% of its surface.

Preferiblemente los orificios son esencialmente circulares y tienen un diámetro de 5 a 15 mm. Es ventajosa una disposición desplazada (empaquetamiento esférico más denso). The holes are preferably essentially circular and have a diameter of 5 to 15 mm. An offset arrangement (denser spherical packing) is advantageous.

En el caso de cuerpos de quemador cilíndricos, la placa de distribución tiene preferiblemente la forma de un recorte de una superficie cilíndrica, una longitud axial de 5 a 20 cm, preferiblemente de 5 a 15 cm, y una anchura de 1 a 10 cm, preferiblemente de 2 a 6 cm. In the case of cylindrical burner bodies, the distribution plate preferably has the form of a cutout of a cylindrical surface, an axial length of 5 to 20 cm, preferably 5 to 15 cm, and a width of 1 to 10 cm, preferably 2 to 6 cm.

Se trata de un quemador con electrodo de ionización, en el que en la zona del electrodo de ionización está prevista una placa de distribución encima y/o debajo de la superficie de quemador, que influye según se desee en la curva característica de la corriente de ionización mediante un patrón de orificios especial. This is a burner with an ionization electrode, in which a distribution plate is provided above and/or below the burner surface in the area of the ionization electrode, which influences the ionization current characteristic curve as desired by means of a special hole pattern.

A continuación se explican con más detalle con ayuda del dibujo ejemplos de realización esquemáticos de la invención, a los que no se limita la misma. Representan: Schematic examples of the invention, to which the invention is not limited, are explained in more detail below using the drawing. They represent:

la Fig. 1: un cuerpo de quemador con placa de distribución y electrodo de ionización y Fig. 1: A burner body with distribution plate and ionization electrode and

la Fig. 2: una placa de distribución. Fig. 2: a distribution plate.

La Fig. 1 muestra esquemáticamente una disposición de quemador según la invención para un calentador con un cuerpo de quemador 3 y un electrodo de ionización 7. Ambos están normalmente unidos (a través de una brida) a la denominada puerta de quemador 2. En el presente ejemplo de realización, el cuerpo de quemador 3 es cilíndrico y penetra con su extensión axial en una cámara de combustión 1. El electrodo de ionización 7 discurre a una distancia de por ejemplo 5 a 10 cm en dirección axial aproximadamente paralelo a una superficie exterior 5 del cuerpo de quemador 3 y tiene una longitud de electrodo EL de por ejemplo 5 a 20 cm. El cuerpo de quemador 3 tiene aberturas 6 que van desde su superficie interior 4 hasta la superficie exterior 5. A través de él puede fluir una mezcla de aire y gas combustible para quemarse en la cámara de combustión 1 y generar llamas 11. Las aberturas 6 pueden tener forma circular y/o ranurada, cada una con una dimensión más pequeña de aproximadamente 0,3 a 1 mm, preferiblemente de 0,5 a 0,8 mm. En la mayoría de los casos se disponen en forma de patrones, dependiendo, entre otras cosas, el tamaño y el patrón de las aberturas del gas combustible a quemar, de la geometría del cuerpo de quemador, de la cámara de combustión y del rango de potencia del calentador. Sin embargo, el patrón no siempre es adecuado para fluir correctamente hacia un electrodo de ionización 7 en un amplio rango de potencia. Esto se consigue según la invención mediante una placa de distribución 8 con orificios 9, que está dispuesta en la superficie exterior 5 o en la superficie interior 4 en la zona 10 del electrodo de ionización 7. Los orificios 9 están dimensionados y diseñados de tal manera que dejan cada uno de ellos varias aberturas 6 del cuerpo de quemador 3 total o parcialmente libres, mientras que zonas parciales cerradas de la placa de distribución 8 cubren total o parcialmente numerosas aberturas 6. Esto crea una zona 10 alrededor del electrodo de ionización 7 con menos llamas 11 que en el resto de la cámara de combustión 1, lo que mejora la precisión de la medición en un amplio rango de potencia. Para encontrar las propiedades deseadas de un sistema de medición de ionización, sólo es necesario utilizar diferentes placas de distribución 8. No es necesario producir un cuerpo de quemador 3 con un patrón de orificios diferente para cada ensayo. La placa de distribución 8 también es adecuada para reequipar cuerpos de quemador 3 existentes. Fig. 1 schematically shows a burner arrangement according to the invention for a heater with a burner body 3 and an ionization electrode 7. Both are usually connected (via a flange) to a so-called burner door 2. In the present exemplary embodiment, the burner body 3 is cylindrical and projects with its axial extension into a combustion chamber 1. The ionization electrode 7 runs at a distance of, for example, 5 to 10 cm in the axial direction approximately parallel to an outer surface 5 of the burner body 3 and has an electrode length EL of, for example, 5 to 20 cm. The burner body 3 has openings 6 extending from its inner surface 4 to the outer surface 5. A mixture of air and fuel gas can flow through it to be burned in the combustion chamber 1 and generate flames 11. The openings 6 can be circular and/or slotted, each with a smallest dimension of about 0.3 to 1 mm, preferably 0.5 to 0.8 mm. In most cases they are arranged in the form of patterns, depending on, among other things, the size and pattern of the openings of the fuel gas to be burned, the geometry of the burner body, the combustion chamber and the power range of the heater. However, the pattern is not always suitable for correctly flowing towards an ionization electrode 7 over a wide power range. This is achieved according to the invention by a distribution plate 8 with holes 9, which is arranged on the outer surface 5 or on the inner surface 4 in the area 10 of the ionization electrode 7. The holes 9 are dimensioned and designed such that they each leave several openings 6 of the burner body 3 completely or partially free, while closed partial areas of the distribution plate 8 completely or partially cover numerous openings 6. This creates an area 10 around the ionization electrode 7 with fewer flames 11 than in the rest of the combustion chamber 1, which improves the measurement accuracy over a wide power range. In order to find the desired properties of an ionization measurement system, it is only necessary to use different distribution plates 8. It is not necessary to produce a burner body 3 with a different hole pattern for each test. The distribution plate 8 is also suitable for retrofitting existing burner bodies 3.

La Fig. 2 muestra una placa de distribución 8 con orificios 9 (aquí circulares) que tienen un diámetro D de 2,5 a 3,5 mm. La placa de distribución 8 tiene la forma de un recorte de la superficie lateral de un cilindro, una longitud L en dirección axial de 5 a 20 cm y una anchura B de 1 a 10 cm. El tamaño aproximado de las aberturas 6 de un cuerpo de quemador 3 se indica a modo de ejemplo en uno de los orificios 9. Fig. 2 shows a distribution plate 8 with holes 9 (here circular) having a diameter D of 2.5 to 3.5 mm. The distribution plate 8 has the shape of a cutout of the side surface of a cylinder, a length L in the axial direction of 5 to 20 cm and a width B of 1 to 10 cm. The approximate size of the openings 6 of a burner body 3 is indicated by way of example on one of the holes 9.

La presente invención hace posible utilizar medios simples para ampliar la aplicabilidad y/o precisión de un sistema de medición de ionización y controlar calentadores equipados con él en un amplio rango de potencia. The present invention makes it possible to use simple means to extend the applicability and/or accuracy of an ionization measurement system and to control heaters equipped therewith over a wide power range.

Lista de símbolos de referenciaList of reference symbols

1 cámara de combustión 1 combustion chamber

2 puerta de quemador 2 burner door

3 cuerpo de quemador 3 burner body

4 superficie interior 4 inner surface

5 superficie exterior 5 outer surface

6 aberturas 6 openings

7 electrodo de ionización 7 ionization electrode

8 placa de distribución 8 distribution plate

9 orificios 9 holes

10 zona del electrodo de ionización 10 ionization electrode zone

11 llamas 11 flames

EL longitud de electrodo EL electrode length

L longitud (axial) (de la placa de distribución) L length (axial) (of distribution plate)

B ancho (de la placa de distribución) B width (of distribution plate)

D diámetro (de orificios) D diameter (of holes)

F superficie (de la placa de distribución) F surface (of the distribution plate)

Claims

1. A burner arrangement having a burner body (3) having an inner surface (4) and an outer surface (5) and a pattern of openings (6) for the passage of a mixture of air and fuel gas, and an ionization electrode (7), having an electrode length (EL) extending at a distance from and parallel to the outer surface (5) of the burner body (3), wherein there is a distribution plate (8), characterized in that the distribution plate (8) alters the pattern of the openings (6) in the area (10) of the ionization electrode (7) by at least partially covering some of the openings (6).

2. Burner arrangement according to claim 1, wherein the distribution plate (8) is arranged on the inner surface (4) of the burner body.

3. Burner arrangement according to claim 1 or 2, wherein the distribution plate (8) has a length (L) that is equal to at least the electrode length (EL) and has a width (B) of 1 to 10 cm.

4. Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the distribution plate (8) is a perforated sheet, the perforations of which occupy 5 to 15% of its surface (F).

5. Burner arrangement according to claim 4, wherein the openings (6) in the burner body (3) have a smaller dimension and the holes (9) in the distribution plate (8) are of a size and shape such that 3 to 20 openings (6) are not at least partially covered by one hole (9).

6. Burner arrangement according to claim 4 or 5, wherein the holes (9) are substantially circular and have a diameter (D) of 1 to 5 mm.

7. Burner arrangement according to one of the preceding claims, wherein the distribution plate (8) is made of a material that is the same as the burner body (3) or that has a thermal behavior similar to it.