EP1510756A1 - Ratio Controller with Dynamic Ratio Evaluation - Google Patents
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- EP1510756A1 EP1510756A1 EP04018432A EP04018432A EP1510756A1 EP 1510756 A1 EP1510756 A1 EP 1510756A1 EP 04018432 A EP04018432 A EP 04018432A EP 04018432 A EP04018432 A EP 04018432A EP 1510756 A1 EP1510756 A1 EP 1510756A1
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- pressure
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- gas
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/027—Regulating fuel supply conjointly with air supply using mechanical means
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- 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
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- 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
- F23N2235/24—Valve details
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- Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
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- Y10T137/7764—Choked or throttled pressure type
Definitions
- the invention relates to a ratio controller in particular for Brenngaszu limp at gas burners, for example Blower burners can be applied.
- gas-air Ratio For gas burners must be at the burners a given gas-air Ratio can be adjusted to the correct operation of the burner.
- the gas-air ratio must be set independently of the load condition. Especially at burners, not only at rated load, but operate at partial load, this requires one Adjustment of the gas supply according to the air supply. It This is strived for with simple, robust and versatile to enable useable devices.
- a ratio controller which regulates the gas supply to a burner.
- a ratio controller which is a first pressure tap at the gas line and a second pressure tap on the Firebox is assigned. Both pressure taps are each provided with a throttle. About the between the two taps existing connection line gas flows into the furnace. Between the throttles is a control pressure for the ratio controller tapped.
- EP 06 44 377 B1 is another ratio controller known by a pilot-controlled, with a membrane drive provided control valve is formed.
- pilot control serve a pressure tap on one to the burner leading gas line, as well as two further pressure taps, on the air duct leading from a fan to the burner.
- the two pressure taps of the air line detect the pressure difference over a throttle point.
- the ratio regulator according to the invention has a main valve with membrane drive, wherein for controlling the membrane drive a pulse channel is used. This allows the pressure tap optionally at the outflow chamber of the ratio regulator, or at least two different ones at the same time Measuring points. By selecting the measuring point, the at the Output of the ratio controller as a function of the gas velocity Pending gas pressure a given gas-air Ratio be regulated accordingly. It is about it out possible, this gas-air ratio over different Load cases from extreme low load to full load to maintain. There are no external pressure taps required.
- the formation of the correct pressure ratio at the gas nozzle depends on the pressure difference at the air supply (Air nozzle) made. Sit the air nozzle and the gas nozzle for example, at the suction connection of a blower, decreases with increasing fan speed and thus with increasing Air flow both the air pressure, and the gas pressure evenly in front of the gas nozzle.
- the readjustment of the ratio controller is thus based on the gas pressure in front of the gas nozzle performed. This is done pneumatically by a special Throttle arrangement.
- the pressure regulator is adjusted so that he regulates about the static pressure (atmospheric pressure) at the gas nozzle. An opening of the regulator then takes place in air and Gas take-off pneumatically by the applied pressures.
- the downstream of the valve directly in the outflow chamber or at the gas nozzle removed pressure and a tapped elsewhere pressure form together in an example adjustable ratio, a control pressure for controlling a pilot valve for the ratio controller.
- a control pressure for controlling a pilot valve for the ratio controller.
- the set by the ratio controller output pressure can be set constant over a wide power range. It is both possible to set the ratio controller, the ratio with which the two pressure taps are used to form a control pressure to set by means of a 3/2-way valve, as well as by throttling only a branch of the branching pulse channel, in which then each another branch a fixed or an adjustable throttle is arranged.
- the adjustment can be done both manually and via a remote-controlled actuator such as a solenoid valve, a servomotor or the like.
- a remote-controlled actuator such as a solenoid valve, a servomotor or the like.
- the latter opens the possibility to assume the gas quantity regulation of a control device.
- the control device may for example be connected to corresponding sensors which detect the calorific value of the gas or the CO content, the O 2 content or the NO x content of the exhaust gas.
- a correction of the gas-air ratio can then take place on the basis of these measured values, the correction once again being valid for a wide power range.
- Fig. 1 is a schematic form a fan burner 1 with upstream blower 2 illustrates that a gas-air mixture sucks.
- the fan 2 on the input side an air nozzle 3, in which a gas nozzle 4 is arranged.
- a gas line 5 which is a ratio controller 6 and control valves 7, 8 are connected upstream.
- the ratio controller 6 is used with open control valves 7, 8, regardless of the delivery rate of the blower 2, i. from its speed set a predetermined gas-air ratio.
- the ratio controller 6 accomplishes this alone Taps from its own valve body or gas line 5 without measuring or tapping the amount of air.
- the ratio regulator 6 illustrated here has one Housing 15, in which a through-channel is formed. To this include an inflow chamber 16 and a discharge chamber 17. Between both a valve seat 18 is formed, which is associated with a valve closure member 19. The latter is via a valve stem 21 with the membrane 22 of a membrane drive 23 connected. The membrane 22 shares in his Housing two working chambers 24, 25 from.
- a spring 26 tensions the valve closure member 19 via the valve stem 21 against the valve seat 18 before.
- the negative pressure opening the valve closure member 19 causes a connection channel 27 is arranged, for a pressure equalization between the outflow chamber 17 and the working chamber 24 provides.
- two pressure taps in the form of openings 31, 32 are provided, at which different Flow conditions prevail.
- the measuring points (openings 31, 32) are in these arranged in different areas. Accordingly prevail in front of these openings 31, 32 different speeds Gas flows before, so that at the openings 31, 32 different Pressures are detected. From the measuring points or Openings 31, 32 extend the branches 9; 11 gone, that too the impulse line 12 belong.
- the branches 9, 11 lead, for example.
- the throttle block 33 leads the two branches 9, 11, for example as a T or Y branch together.
- a fixed throttle 35 can be arranged be.
- an adjustable Throttle 36 is arranged in the branch 11 . This can be done by a control screw 37 may be formed, which sealed to the outside is screwed into the throttle block 33 and their pointed End the branch 11 depending on the setting more or less free. If necessary, the function can also be reversed be in which the throttle 35 adjustable and the Throttle 36 is rigid. If necessary, too be configured adjustable both throttles.
- the pressure measuring line 34 leads to a pilot valve 38.
- This has a housed in a housing 39 membrane 41, in the immediate vicinity of a gas outlet 42 is arranged.
- the membrane 41 splits in the housing 39, an air chamber 43 and a control chamber 44 from.
- the Control chamber 44 is connected to the pressure measuring line 34.
- the ruling between the air chamber 43 and the control chamber 44 Pressure difference determines the position of the diaphragm 41.
- This is arranged with respect to the gas outlet opening 42, that the gas outlet opening 42 is closed when the air pressure outweighs, while it has the tendency to open, if the gas pressure prevails.
- a spring 45 which has a suitable Adjusting screw 46 can be adjusted, provides the zero point the membrane 41, i. the pressure ratio at the membrane 41 just at the opening 42 abuts a. It is here by a zero point adjustment, by changing the spring preload a performance-dependent change of the mixing ratio can be achieved. Being affected but the lower power range prevails.
- the gas outlet 42 is part of a conduit 47, with possibly via a throttle 48 gas pressure from the inflow chamber 16 is tapped. From line 47 branches a line 49, which leads to the working chamber 25.
- the air chamber 43 is in the ambient air in connection.
- a connection 51 may be provided, with which the Air chamber 43 are connected to a pressure measuring point may be the air pressure in front of the mixture formation device detected. This is particularly useful if this clearly deviates from the ambient air pressure.
- This process takes into account the gas velocity and the more the further the control screw 37 is opened. It can therefore at the control screw 37 of caused by a certain negative pressure at the gas nozzle Gas flow are fine-tuned. This is the gas-air ratio over a wide power range of the fan burner 1 kept constant according to a desired value. Takes the fan speed and thus the air delivery at the same time, the back pressure at the gas nozzle 4, which is a correspondingly increased gas flow result. To what extent the gas flow increases with increasing pressure drop leaves to adjust to the control screw 37. They are neither Taps on a burner room still other air taps the blower or burner required.
- Fig. 3 illustrates a modified embodiment of the ratio controller 6.
- the difference between the ratio controller 6 According to Fig. 2 and therefore Fig. 3, is located in the throttle block 33rd This is formed as shown in FIG. 3 as a 3/2-way valve.
- the Branches 9, 11 open into a common channel 52, in which a spindle-shaped regulating body 53 is seated. This one is with the Control screw 37 connected.
- the Regulier stresses 53 branches off the pressure measuring line 34. With the Regulier stresses 53, the ratio of the measuring points 31, 32 tapped pressures are adjusted, with which they contribute to the formation of a control pressure for the pilot valve 38.
- FIG. 4 a roller slide 54 provided measuring point 55.
- the roller slide 54 forms a bottleneck, in the outflow chamber 17.
- the measuring point 55 rather at a bottleneck or (if in Fig. 4 turned to the left), rather to find a wide spot.
- the roller slide 54 is connected to the impulse line 12. With the rotation of the roller slide 54 changes not only the position of the measuring point 55 with respect to detected flow velocity, but also their orientation to the flow direction. Even then it can be the size of the tapped pressure and the influence of the gas velocity to regulate it.
- FIG. 6 shows a further modified embodiment the ratio controller 6 illustrated. This is largely based on the embodiment of Figure 4, to the description thereof referring to the same reference numerals becomes.
- a combined Slider 57 is provided, on its front side or, as represented, on its rear side, the opening 32 carries.
- the Slider can be cylindrical or cuboid be.
- the branch 11 connects, in the slider body merges with the other branch 9 is.
- the branch 9 is in communication with the opening 31.
- the Slide 57 can be moved axially to the out of the outflow chamber 17 out leading channel more or less narrow. Accordingly, the detected at the opening 32 changes Pressure value.
- the adjustment of the slider be used to throttle the branch 9. It will however, preferably, the cross section constituting the branch 9 Channels so big that in every usable one Position of the slide 57 full passage from the opening 31st in the branch 9 and in the pressure measuring line 34 is given.
- FIG. 7 illustrates another embodiment of the invention Ratio regulator 6, which on the embodiment of Figure 4 based.
- the given to this description is based on the same reference numerals.
- a passive slide 58 is provided, the the measuring point 55 is arranged opposite to the before the measuring point 55 prevailing free flow cross-section depending on the slide position more or less narrow.
- the slide can be a flat slide or a round slide be. He can with a threading device or be provided other adjusting means. He narrows the flow channel in front of the measuring point 55, a greater flow velocity prevails here and it gets a lower static Gas pressure tapped. If the flow cross section is widened a relatively higher gas pressure is tapped.
- Embodiment may also be in a to the ratio controller. 6 be applied to Figure 6 based embodiment, in which the line 12 divides into two branches 9, 11, wherein the branch 9 to a measuring point 31, as shown in FIG. 6 then, during branch 11, leads to the measuring point 55 leads. Even with such an arrangement can by Adjustment of the slide 58 a fuel gas / air ratio adjustment respectively.
- ratio controller 6 can manually be set. It is also possible to use these called ratio controllers with a remote-controlled actuator, such as a servomotor 56, in terms of gas flow and thus to adjust the gas-air ratio.
- Fig. 5 illustrates this on the basis of the ratio controller according to Fig. 2.
- corresponding actuators can also on the Actuators of the disclosed in the following ratio controller. 6 be attached.
- the servomotor 56 may be connected to a control device be connected in Fig. 1 is not further illustrated is and to adjust the gas-air ratio serves. This can, for example, with suitable probes or sensors or input means connected to an adjustment signal from measured operating conditions or control commands derive.
- a ratio controller 6 is provided, the a setting of the backpressure dependent to be passed Gas flow allowed.
- the ratio controller 6 at least one positionally variable measuring point 55 or at least two measuring points 31, 32, which via a Valve block or throttle block 33 directly or indirectly via a pilot valve connected to a diaphragm actuator 23 are.
- the control pressure more of the one or more can be tapped from the other measuring point, the Gas flow and thus the gas-air ratio smaller or larger be set.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Verhältnisregler der insbesondere zur Brenngaszumessung bei Gasbrennern, beispielsweise Gebläsebrennern angewendet werden kann.The invention relates to a ratio controller in particular for Brenngaszumessung at gas burners, for example Blower burners can be applied.
Bei Gasbrennern muss an den Brennern ein gegebenes Gas-Luft Verhältnis eingestellt werden, um den korrekten Betrieb des Brenners sicherzustellen. Das Gas-Luft Verhältnis muss dabei unabhängig vom Lastzustand eingestellt werden. Insbesondere bei Brennern, die nicht nur bei Nennlast, sondern auch bei Teillast zu betreiben sind, erfordert dies eine Nachregelung der Gaszufuhr entsprechend der Luftzufuhr. Es wird angestrebt, dies mit einfachen, robusten und vielseitig verwendbaren Geräten zu ermöglichen. For gas burners must be at the burners a given gas-air Ratio can be adjusted to the correct operation of the burner. The gas-air ratio must be set independently of the load condition. Especially at burners, not only at rated load, but operate at partial load, this requires one Adjustment of the gas supply according to the air supply. It This is strived for with simple, robust and versatile to enable useable devices.
Beim Aufbau von Gasheizungsanlagen, Gaskesseln und Gasbrennern, greifen Systemanbieter in der Regel auf Zulieferteile zurück, die sich möglichst problemlos in das Gesamtsystem einfügen lassen sollen. Es wird dabei besonders angestrebt, dass die Baugruppen, wie beispielsweise entsprechende Verhältnisregler, keine speziellen Steuersignale von anderen Baugruppen benötigen, um das gewünschte Gas-Luft Verhältnis korrekt einzustellen. Zusätzliche Druckabgriffe oder Druckleitungen, etwa vom Brenner zum Verhältnisregler, stellen aus Sicht des Systemanbieters unerwünschte Einschränkungen dar.In the construction of gas heating systems, gas boilers and gas burners, System vendors usually rely on vendor parts back, as problem-free as possible in the overall system should be inserted. It is particularly desirable that the assemblies, such as corresponding Ratio regulator, no special control signals from others Assemblies require the desired gas-to-air ratio adjust correctly. Additional pressure taps or pressure lines, for example, from the burner to the ratio controller, turn off View of the system provider unwanted restrictions dar.
Aus der DE 197 40 666 C1 ist ein Verhältnisregler bekannt, der die Gaszufuhr zu einem Brenner reguliert. Zur gewünschten Einstellung eines vorgegebenen Gas-Luft Verhältnisses dient ein Verhältnisregler, dem ein erster Druckabgriff an der Gasleitung und ein zweiter Druckabgriff an dem Feuerraum zugeordnet ist. Beide Druckabgriffe sind jeweils mit einer Drossel versehen. Über die zwischen beiden Abgriffen vorhandene Verbindungsstrecke fließt Gas in den Feuerraum. Zwischen den Drosseln wird ein Steuerdruck für den Verhältnisregler abgegriffen.From DE 197 40 666 C1 a ratio controller is known, which regulates the gas supply to a burner. To the desired Setting a given gas-air ratio serves a ratio controller, which is a first pressure tap at the gas line and a second pressure tap on the Firebox is assigned. Both pressure taps are each provided with a throttle. About the between the two taps existing connection line gas flows into the furnace. Between the throttles is a control pressure for the ratio controller tapped.
Ein zusätzlicher Druckabgriff an dem Feuerraum ist häufig nicht vorhanden, wodurch die Verwendung dieses Verhältnisdruckreglers eingeschränkt ist.An additional pressure tap on the firebox is common not available, thus limiting the use of this ratio pressure regulator is restricted.
Aus der EP 06 44 377 B1 ist ein weiterer Verhältnisregler bekannt, der durch ein pilotgesteuertes, mit einem Membranantrieb versehenes Regelventil gebildet ist. Zur Pilotsteuerung dienen ein Druckabgriff an einer zu dem Brenner führenden Gasleitung, sowie zwei weitere Druckabgriffe, an der von einem Gebläse zu dem Brenner führenden Luftleitung. Die beiden Druckabgriffe der Luftleitung erfassen die Druckdifferenz über einer Drosselstelle.From EP 06 44 377 B1 is another ratio controller known by a pilot-controlled, with a membrane drive provided control valve is formed. For pilot control serve a pressure tap on one to the burner leading gas line, as well as two further pressure taps, on the air duct leading from a fan to the burner. The two pressure taps of the air line detect the pressure difference over a throttle point.
Bei dieser Anordnung entsteht durch die Drosselstelle hinter dem Gebläsebrenner eine unerwünschte Behinderung der Luftströmung. Der von der Drossel hervorgerufene Druckverlust muss von dem Gebläse überwunden werden. Dies sollte insbesondere im Hinblick auf mögliche Anpassungen an unterschiedliche Brennerbetriebsbedingungen, wie Lasten und dergleichen, sowie im Hinblick auf unterschiedliche Gaszusammensetzungen oder Ähnliches, erfolgen.In this arrangement arises through the throttle point behind the fan burner an undesirable obstruction of the Air flow. The pressure loss caused by the throttle must be overcome by the blower. This should be especially with regard to possible adjustments to different ones Burner operating conditions, such as loads and the like, as well as with regard to different gas compositions or The same thing happens.
Davon ausgehend war es Aufgabe der Erfindung einen einfachen und robusten Verhältnisregler ohne äußere Druckabgriffe zu schaffen.On this basis, it was an object of the invention a simple and rugged ratio regulator without external pressure taps to accomplish.
Diese Aufgabe wird mit dem Verhältnisregler nach Anspruch
1 gelöst:This object is achieved with the ratio controller according to
Der erfindungsgemäße Verhältnisregler weist ein Hauptventil mit Membranantrieb auf, wobei zur Steuerung des Membranantriebs ein Impulskanal dient. Dieser gestattet den Druckabgriff an der Abströmkammer des Verhältnisreglers wahlweise, oder zugleich an wenigstens zwei unterschiedlichen Messstellen. Durch die Auswahl der Messstelle kann der an dem Ausgang des Verhältnisreglers in Abhängigkeit von der Gasgeschwindigkeit anstehende Gasdruck einem vorgegebenen Gas-Luft Verhältnis entsprechend reguliert werden. Es ist darüber hinaus möglich, dieses Gas-Luft Verhältnis über unterschiedliche Lastfälle hinweg von extremer Schwachlast bis zur Volllast aufrecht zu erhalten. Dazu sind keine externen Druckabgriffe erforderlich. The ratio regulator according to the invention has a main valve with membrane drive, wherein for controlling the membrane drive a pulse channel is used. This allows the pressure tap optionally at the outflow chamber of the ratio regulator, or at least two different ones at the same time Measuring points. By selecting the measuring point, the at the Output of the ratio controller as a function of the gas velocity Pending gas pressure a given gas-air Ratio be regulated accordingly. It is about it out possible, this gas-air ratio over different Load cases from extreme low load to full load to maintain. There are no external pressure taps required.
Die Bildung des korrekten Druckverhältnisses an der Gasdüse wird abhängig von der Druckdifferenz an der Luftzuführung (Luftdüse) vorgenommen. Sitzen die Luftdüse und die Gasdüse beispielsweise an dem Sauganschluss eines Gebläses, nimmt mit zunehmender Gebläsedrehzahl und somit mit zunehmendem Luftdurchsatz sowohl der Luftdruck, als auch der Gasdruck vor der Gasdüse gleichmäßig ab. Die Nachregelung des Verhältnisreglers wird somit anhand des Gasdrucks vor der Gasdüse vorgenommen. Dies erfolgt pneumatisch durch eine spezielle Drosselanordnung. Der Druckregler wird so eingestellt, dass er etwa den Ruhedruck (Atmosphärendruck) an der Gasdüse einregelt. Eine Öffnung des Reglers erfolgt dann bei Luft- und Gasabnahme pneumatisch durch die anliegenden Drücke.The formation of the correct pressure ratio at the gas nozzle depends on the pressure difference at the air supply (Air nozzle) made. Sit the air nozzle and the gas nozzle for example, at the suction connection of a blower, decreases with increasing fan speed and thus with increasing Air flow both the air pressure, and the gas pressure evenly in front of the gas nozzle. The readjustment of the ratio controller is thus based on the gas pressure in front of the gas nozzle performed. This is done pneumatically by a special Throttle arrangement. The pressure regulator is adjusted so that he regulates about the static pressure (atmospheric pressure) at the gas nozzle. An opening of the regulator then takes place in air and Gas take-off pneumatically by the applied pressures.
Der abströmseitig von dem Ventil direkt in der Abströmkammer oder auch an der Gasdüse abgenommene Druck und ein an anderer Stelle abgegriffener Druck, bilden gemeinsam in einem beispielsweise einstellbaren Verhältnis einen Steuerdruck zur Steuerung eines Pilotventils für den Verhältnisregler. Durch die Einstellung des Verhältnisses in dem die abgegriffenen Drücke in den Steuerdruck eingehen, ist eine Einstellung des Verhältnisreglers auf unterschiedliche Gasarten oder Brennwerte oder Luftüberschusszahlen möglich. Der von dem Verhältnisregler eingestellte Ausgangsdruck kann dabei über einen weiten Leistungsbereich konstant eingestellt werden. Es ist zur Einstellung des Verhältnisreglers sowohl möglich, dass Verhältnis, mit dem die beiden Druckabgriffe zur Bildung eines Steuerdrucks herangezogen werden, mittels eines 3/2-Wegeventils einzustellen, als auch durch Drosselung lediglich eines Zweigs des sich verzweigenden Impulskanals, wobei in dem dann jeweils anderen Zweig eine feste oder eine einstellbare Drossel angeordnet ist. Die Einstellung kann sowohl manuell als auch über ein fernsteuerbares Stellorgan wie beispielsweise ein Magnetventil einen Stellmotor oder ähnliches erfolgen. Letzteres eröffnet die Möglichkeit die Gasmengenregulierung einer Steuereinrichtung zu unterstellen. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise mit entsprechenden Sensoren verbunden sein, die dem Brennwert des Gases oder den CO-Gehalt den O2-Gehalt oder den NOX-Gehalt des Abgases erfassen. Es kann dann eine Korrektur des Gas-Luft Verhältnisses anhand von diesen Messwerten erfolgen, wobei die Korrektur wiederum für einen weiten Leistungsbereich gilt.The downstream of the valve directly in the outflow chamber or at the gas nozzle removed pressure and a tapped elsewhere pressure form together in an example adjustable ratio, a control pressure for controlling a pilot valve for the ratio controller. By setting the ratio in which the tapped pressures are included in the control pressure, an adjustment of the ratio controller to different types of gas or calorific values or excess air numbers is possible. The set by the ratio controller output pressure can be set constant over a wide power range. It is both possible to set the ratio controller, the ratio with which the two pressure taps are used to form a control pressure to set by means of a 3/2-way valve, as well as by throttling only a branch of the branching pulse channel, in which then each another branch a fixed or an adjustable throttle is arranged. The adjustment can be done both manually and via a remote-controlled actuator such as a solenoid valve, a servomotor or the like. The latter opens the possibility to assume the gas quantity regulation of a control device. The control device may for example be connected to corresponding sensors which detect the calorific value of the gas or the CO content, the O 2 content or the NO x content of the exhaust gas. A correction of the gas-air ratio can then take place on the basis of these measured values, the correction once again being valid for a wide power range.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen.Further details of advantageous embodiments of Invention are the subject of the drawing, the description or claims.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht es zeigen:
- Fig. 1
- einen Gebläsebrenner mit vorgeschaltetem Verhältnisregler, sowie weiteren Gasventilen, zur Steuerung des Betriebs,
- Fig. 2
- den Verhältnisregler nach Fig. 1 in einer längs geschnittenen und schematisierten Darstellung,
- Fig. 3
- eine abgewandelte Ausführungsform eines Verhältnisreglers in längs geschnittener schematisierter Darstellung,
- Fig. 4
- eine weiter abgewandelte Ausführungsform eines Verhältnisreglers in längs geschnittener, schematisierter Darstellung,
- Fig. 5
- einen Verhältnisregler mit fernbetätigter Verstellung des Gas-Luft Verhältnisses in längs geschnittener schematisierter Darstellung,
- Fig. 6
- eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines Verhältnisreglers in längs geschnittener, schematisierter Darstellung und
- Fig. 7
- eine vereinfachte Ausführungsform eines Verhältnisreglers in längs geschnittener und schematisierter Darstellung.
- Fig. 1
- a blower burner with upstream ratio regulator, as well as other gas valves, to control the operation,
- Fig. 2
- the ratio controller of Figure 1 in a longitudinal and schematic representation,
- Fig. 3
- a modified embodiment of a ratio controller in longitudinal sectional schematic representation,
- Fig. 4
- a further modified embodiment of a ratio controller in longitudinally sectioned, schematic representation,
- Fig. 5
- a ratio controller with remote-controlled adjustment of the gas-air ratio in a longitudinal sectional diagram,
- Fig. 6
- a further modified embodiment of a ratio controller in longitudinal section, schematic representation and
- Fig. 7
- a simplified embodiment of a ratio controller in longitudinal sectional and schematic representation.
In Fig. 1 ist in schematisierter Form ein Gebläsebrenner
1 mit vorgeschaltetem Gebläse 2 veranschaulicht, das ein Gas-Luftgemisch
ansaugt. Dazu weist das Gebläse 2 eingangsseitig
eine Luftdüse 3 auf, in der eine Gasdüse 4 angeordnet ist.
Diese wird von einer Gasleitung 5 gespeist, der ein Verhältnisregler
6 sowie Steuerventile 7, 8 vorgeschaltet sind.
Letztere dienen dazu Gas freizugeben und zu sperren. Der Verhältnisregler
6 dient bei offenen Steuerventilen 7, 8 dazu,
unabhängig von der Förderleistung des Gebläses 2, d.h. von
dessen Drehzahl ein vorgegebenes Gas-Luftverhältnis einzustellen.
Der Verhältnisregler 6 leistet dies allein durch
Abgriffe von seinem eigenen Ventilgehäuse oder der Gasleitung
5 ohne Messung oder Abgriff der Luftmenge. Dazu sind auf dem
Wege zwischen dem Verhältnisregler 6 und der Gasdüse 4 in der
Gasleitung 5 oder in dem Gehäuse des Verhältnisreglers 6 wenigstens
zwei unterschiedliche Strömungsquerschnitte ausgebildet,
von denen Zweige 9f einer Impulsleitung 12 abzweigen.
Diese dient der Steuerung eines Stellantriebs 14, der den
Verhältnisregler 6 reguliert. Zum Verständnis des Aufbaus und
der Funktion des Verhältnisreglers 6 wird auf Fig. 2verwiesen.
Der hier veranschaulichte Verhältnisregler 6 weist ein
Gehäuse 15 auf, in dem ein Durchgangskanal ausgebildet ist.
Zu diesem gehören eine Zuströmkammer 16 und eine Abströmkammer
17. Zwischen beiden ist ein Ventilsitz 18 ausgebildet,
den eine Ventilverschlussglied 19 zugeordnet ist. Letzteres
ist über eine Ventilspindel 21 mit der Membran 22 eines Membranantriebs
23 verbunden. Die Membran 22 teilt in seinem
Gehäuse zwei Arbeitskammern 24, 25 ab. Eine Feder 26 spannt
das Ventilverschlussglied 19 über die Ventilspindel 21 gegen
den Ventilsitz 18 vor. Zwischen der Abströmkammer 17 und der
Arbeitskammer 24, deren Unterdruck ein Öffnen des Ventilverschlussglieds
19 bewirkt, ist ein Verbindungskanal 27 angeordnet,
der für einen Druckausgleich zwischen der Abströmkammer
17 und der Arbeitskammer 24 sorgt.In Fig. 1 is a schematic form a
Außerdem sind an der Abströmkammer 17 oder an der sich
an ihren Ausgang 28 anschließenden Gasleitung 5 zwei Druckabgriffe
in Form von Öffnungen 31, 32 vorgesehen, an denen unterschiedliche
Strömungsbedingungen herrschen. Beispielsweise
ist die Abströmkammer 17 dazu in einem ersten Bereich mit
einem relativ großen Strömungsquerschnitt und in einem zweiten
Bereich mit einem relativ geringen Strömungsquerschnitt
versehen. Die Messstellen (Öffnungen 31, 32) sind in diesen
unterschiedlichen Bereichen angeordnet. Entsprechend herrschen
vor diesen Öffnungen 31, 32 unterschiedlich schnelle
Gasströmungen vor, so dass an den Öffnungen 31, 32 unterschiedliche
Drücke erfasst werden. Von den Messstellen bzw.
Öffnungen 31, 32 erstrecken sich die Zweige 9; 11 weg, die zu
der Impulsleitung 12 gehören. Die Zweige 9, 11 führen bspw.
zu einem Drosselblock 33, der die beiden Zweige 9, 11 zusammenführt
und mit einer ebenfalls zu der Impulsleitung 12 gehörigen
Druckmessleitung 34 verbindet. Der Drosselblock 33
führt die beiden Zweige 9, 11, bspw. als T - oder Y-Verzweigung
zusammen. In dem Zweig 9 kann eine Festdrossel 35 angeordnet
sein. Vorzugsweise ist in dem Zweig 11 eine einstellbare
Drossel 36 angeordnet. Diese kann durch eine Steuerschraube
37 ausgebildet sein, die nach außen hin abgedichtet
in dem Drosselblock 33 eingeschraubt ist und deren zugespitztes
Ende den Zweig 11 je nach Einstellung mehr oder
weniger frei gibt. Bedarfsweise kann die Funktion auch vertauscht
werden, in dem die Drossel 35 einstellbar und die
Drossel 36 starr ausgebildet wird. Bedarfsweise können auch
beide Drosseln einstellbar ausgebildet sein.In addition, at the
Die Druckmessleitung 34 führt zu einem Pilotventil 38.
Dieses weist eine in einem Gehäuse 39 untergebrachte Membran
41 auf, die in unmittelbarer Nachbarschaft einer Gasauslassöffnung
42 angeordnet ist. Die Membran 41 teilt in dem Gehäuse
39 eine Luftkammer 43 und eine Steuerkammer 44 ab. Die
Steuerkammer 44 ist mit der Druckmessleitung 34 verbunden.
Die zwischen der Luftkammer 43 und der Steuerkammer 44 herrschende
Druckdifferenz bestimmt die Position der Membran 41.
Dies ist in Bezug auf die Gasauslassöffnung 42 so angeordnet,
dass die Gasauslassöffnung 42 geschlossen ist, wenn der Luftdruck
überwiegt, während sie die Tendenz hat zu öffnen, wenn
der Gasdruck überwieg. Eine Feder 45, die über eine geeignete
Stellschraube 46 verstellt werden kann, stellt den Nullpunkt
der Membran 41, d.h. das Druckverhältnis bei der die Membran
41 gerade an der Öffnung 42 anliegt ein. Es handelt sich hier
um eine Nullpunkteinstellung, wobei durch Verändern der Federvorspannung
eine leistungsabhängige Änderung des Mischungsverhältnisses
erreicht werden kann. Beeinflusst wird
doch vorwiegen der untere Leistungsbereich.The
Die Gasauslassöffnung 42 gehört zu einer Leitung 47, mit
der ggf. über eine Drossel 48 Gasdruck von der Zustromkammer
16 abgegriffen wird. Von der Leitung 47 zweigt eine Leitung
49 ab, die zu der Arbeitskammer 25 führt.The
Im einfachsten Fall steht die Luftkammer 43 mit der Umgebungsluft
in Verbindung. Optional, d.h. falls gewünscht,
kann jedoch ein Anschluss 51 vorgesehen sein, mit dem die
Luftkammer 43 mit einer Druckmessstelle verbunden werden
kann, die den Luftdruck vor der Gemischbildungseinrichtung
erfasst. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn dieser
von dem Umgebungsluftdruck deutlich abweicht.In the simplest case, the
Der insoweit beschriebene Verhältnisregler 6 arbeitet im
Zusammenhang mit dm in Fig. 1 veranschaulichten System wie
folgt:The
Öffnen die in Fig. 1 veranschaulichten Steuerventile 7,8
und durch das Gebläse 2 entsteht an der Luftdüse 3 ein Unterdruck.
Diese setzt sich durch die Gasleitung 6 zunächst fort
und wird somit an den Messstellen 31, 32 erfasst. Der Unterdruck
gelangt in dem von dem Drosselblock 33 festgelegten
Verhältnis über die Druckmessleitung 34 zu dem Pilotventil 38
und erzeugt somit in der Steuerkammer 44 ebenfalls einen gewissen
Unterdruck. Dieser führt zum Schließen der Gasauslassöffnung
42, womit der über die Leitung 47 anstehende Gasdruck
weniger reduziert und somit über die Leitung 49 zu der Arbeitskammer
25 gelangen kann. Zugleich wirkt der über die
Gasleitung in die Abströmkammer 17 vordringende Unterdruck
über den Verbindungskanal 27 auf die Gegenseite der Membran
22 ein. Es entsteht dadurch eine Druckdifferenz, die die Membran
22 nach oben und somit das Ventilverschlussglied 19 in
Öffnungsrichtung bewegt. Dieser Vorgang dauert so lange an
bis der an der Gasdüse 4 bzw. in der Abströmkammer 17 vorgesehene
Solldruck wieder hergestellt ist.Open the illustrated in Fig. 1
Bei diesem Vorgang wird die Gasgeschwindigkeit berücksichtigt
und zwar um so mehr je weiter die Steuerschraube 37
geöffnet wird. Es kann deshalb an der Steuerschraube 37 der
von einem bestimmten Unterdruck an der Gasdüse hervorgerufene
Gasfluss fein einreguliert werden. Dabei wird das Gas-Luftverhältnis
über einen weiten Leistungsbereichs des Gebläsebrenners
1 einem gewünschten Wert entsprechend konstant gehalten.
Nimmt die Gebläsedrehzahl und somit die Luftförderung
zu, fällt zugleich der Gegendruck an der Gasdüse 4, was einen
entsprechend erhöhten Gasfluss zur Folge hat. In welchem Maß
sich der Gasfluss mit zunehmenden Druckabfall erhöht, lässt
sich an der Steuerschraube 37 einstellen. Es sind dazu weder
Abgriffe an einem Brennerraum noch sonstige Luftabgriffe an
dem Gebläse oder dem Brenner erforderlich.This process takes into account the gas velocity
and the more the further the
Fig. 3 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführungsform
des Verhältnisreglers 6. Soweit Übereinstimmung mit der vorbeschriebenen
Ausführungsform besteht, wird unter Zugrundelegung
gleicher Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung
verwiesen. Der Unterschied zwischen dem Verhältnisregler 6
nach Fig. 2 und demnach Fig. 3, liegt in dem Drosselblock 33.
Dieser ist gemäß Fig. 3 als 3/2-Wegeventil ausgebildet. Die
Zweige 9, 11 münden in einen gemeinsamen Kanal 52, in dem ein
spindelförmiger Regulierkörper 53 sitzt. Dieser ist mit der
Steuerschraube 37 verbunden. Im Bereich des Äquators des Regulierkörpers
53 zweigt die Druckmessleitung 34 ab. Mit dem
Regulierkörper 53 kann das Verhältnis der von den Messstellen
31, 32 abgegriffenen Drücke eingestellt werden, mit dem sie
zur Bildung eines Steuerdrucks für das Pilotventil 38 beitragen.Fig. 3 illustrates a modified embodiment
of the
Die beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
gehen von ortsfesten Messstellen 31, 32 aus. Es ist jedoch
möglich, lediglich mit einer einzigen Messstelle auszukommen,
wenn diese ortsveränderlich ausgebildet ist. Dies veranschaulicht
Fig. 4 anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer an
einem Walzenschieber 54 vorgesehenen Messstelle 55. Der Walzenschieber
54 bildet eine Engstelle, in der Abströmkammer
17. Je nach Drehstellung des Walzenschiebers 54 ist die Messstelle
55 eher an einer Engstelle oder (wenn sie in Fig. 4
nach links gedreht wird), eher an einer weiten Stelle zu finden.
Der Walzenschieber 54 ist mit der Impulsleitung 12 verbunden.
Mit der Verdrehung des Walzenschiebers 54 ändert sich
nicht nur die Position der Messstelle 55 in Bezug auf die
erfasste Strömungsgeschwindigkeit, sondern auch deren Ausrichtung
zur Strömungsrichtung. Auch damit lässt sich dann
die Größe des abgegriffenen Drucks und der Einfluss der Gasgeschwindigkeit
auf denselben regulieren. Im Ergebnis kann
durch die Drehstellung des Walzenschiebers 54 wiederum das
Gas-Luft Verhältnis für einen weiten Lastbereich reguliert
werden. Auf den Drosselblock 33 kann hier verzichtet werden.
Die Impulsleitung ist dann unmittelbar an das Pilotventil 38
angeschlossen. Ansonsten stimmt die Funktion des Verhältnisreglers
6 dieser Ausführungsform mit der Funktion der vorstehend
beschriebenen Verhältnisregler überein.The two embodiments described above
assume stationary measuring points 31, 32. However, it is
possible to manage only with a single measuring point,
if this is designed to be mobile. This illustrates
Fig. 4 based on an embodiment with an on
a
In Figur 6 ist eine weitere abgewandelte Ausführungsform
des Verhältnisreglers 6 veranschaulicht. Dieser beruht weitgehend
auf der Ausführungsform nach Figur 4, auf deren Beschreibung
unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen verwiesen
wird. Jedoch ist an Stelle des Walzenschiebers 54 mit
lediglich einer einzigen Messstelle 55 ein kombinierter
Schieber 57 vorgesehen, der an seiner Stirnseite oder, wie
dargestellt, an seiner Rückseite die Öffnung 32 trägt. Der
Schieber kann zylinderförmig oder quaderförmig ausgebildet
sein. An die Öffnung 32 schließt sich der Zweig 11 an, der in
dem Schieberkörper mit dem weiteren Zweig 9 zusammengeführt
ist. Der Zweig 9 steht mit der Öffnung 31 in Verbindung. Der
Schieber 57 kann axial verschoben werden, um den aus der Abströmkammer
17 heraus führenden Kanal mehr oder weniger zu
verengen. Entsprechend ändert sich der an der Öffnung 32 erfasste
Druckwert. Zusätzlich kann die Verstellung des Schiebers
zu einer Drosselung des Zweigs 9 genutzt werden. Es wird
jedoch bevorzugt, den Querschnitt, der den Zweig 9 ausmachenden
Kanäle so groß fest zu legen, dass in jeder brauchbaren
Position des Schiebers 57 voller Durchgang von der Öffnung 31
in den Zweig 9 und in die Druckmessleitung 34 gegeben ist. FIG. 6 shows a further modified embodiment
the
Figur 7 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des
Verhältnisreglers 6, die auf der Ausführungsform nach Figur 4
beruht. Die zu dieser gegebene Beschreibung gilt unter Zugrundelegung
gleicher Bezugszeichen entsprechend. Jedoch ist
an Stelle des Walzenschiebers 54, der von einem Messkanal
quer durchsetzt ist, ein passiver Schieber 58 vorgesehen, der
der Messstelle 55 gegenüber liegend angeordnet ist, um den
vor der Messstelle 55 herrschenden freien Strömungsquerschnitt
je nach Schieberposition mehr oder weniger zu verengen.
Der Schieber kann ein Flachschieber oder ein Rundschieber
sein. Er kann mit einer Gewindestelleinrichtung oder
anderen Stellmitteln versehen sein. Verengt er den Strömungskanal
vor der Messstelle 55 herrscht hier eine größere Strömungsgeschwindigkeit
und es wird ein niedrigerer statischer
Gasdruck abgegriffen. Wird der Strömungsquerschnitt geweitet
wird ein vergleichsweise höherer Gasdruck abgegriffen. Diese
Ausführungsform kann auch bei einer an den Verhältnisregler 6
nach Figur 6 angelehnten Ausführungsform angewendet werden,
bei der sich die Leitung 12 auf zwei Zweige 9, 11 aufteilt,
wobei der Zweig 9 zu einer Messstelle 31, wie gemäß Figur 6
veranschaulicht, führt während der Zweig 11 dann zu der Messstelle
55 führt. Auch bei einer solchen Anordnung kann durch
Verstellung des Schiebers 58 eine Brenngas/Luft-Verhältniseinstellung
erfolgen.FIG. 7 illustrates another embodiment of the
Alle vorbeschriebenen Verhältnisregler 6 können manuell
eingestellt werden. Es ist auch möglich, diese genannten Verhältnisregler
mit einem fernbetätigbaren Stellorgan, wie beispielsweise
einem Stellmotor 56, hinsichtlich des Gasstroms
und somit des Gas-Luft Verhältnisses einzustellen. Fig. 5
veranschaulicht dies auf Basis des Verhältnisreglers gemäß
Fig. 2. Entsprechende Stellmotoren können jedoch auch an den
Stellorganen der im weiteren geoffenbarten Verhältnisregler 6
angebracht werden. Der Stellmotor 56 kann mit einer Steuereinrichtung
verbunden sein die in Fig. 1 nicht weiter veranschaulicht
ist und zur Einstellung des Gas-Luft Verhältnisses
dient. Diese kann beispielsweise mit geeigneten Sonden
oder Sensoren oder Eingabemitteln verbunden sein, um ein Verstellsignal
aus gemessenen Betriebsbedingungen oder Steuerbefehlen
herzuleiten.All above-described
Zur Einstellung eines gewünschten Gas-Luft Verhältnisses
an einem Brenner über einen möglichst weiten Lastbereich ohne
zusätzliche Druckabgriffe von dem Brenner, einem Brennraum
oder Luftleitungen ist ein Verhältnisregler 6 vorgesehen, der
eine Einstellung der gegendruckabhängig durchzulassenden
Gasströmung gestattet. Zur Einstellung weist der Verhältnisregler
6 wenigstens eine positionsveränderliche Messstelle 55
oder wenigstens zwei Messstellen 31, 32 auf, die über einen
Ventilblock oder Drosselblock 33 direkt oder indirekt über
ein Pilotventil an einen Membranantrieb 23 angeschlossen
sind. Je nach dem ob der Steuerdruck mehr von der einen oder
mehr von der anderen Messstelle abgegriffen wird, kann der
Gasstrom und somit das Gas-Luft Verhältnis kleiner oder größer
eingestellt werden.To set a desired gas-air ratio
on a burner over the widest possible load range without
additional pressure taps from the burner, a combustion chamber
or air lines, a
Claims (15)
mit einem Gehäuse (15), in dem wenigstens ein Ventilsitz (18) und wenigstens ein diesem zugeordnetes verstellbar gelagertes Ventilverschlussglied (19) angeordnet ist, das den Innenraum des Ventilgehäuses (15) in eine Zuströmkammer (16) und eine Abströmkammer (17) unterteilt,
mit einem Membranantrieb (23), mit dem Ventilverschlussglied (19) verbunden ist, um diese gemäß einer Druckdifferenz zu verstellen, und
mit einem Impulskanal (12), zur Beeinflussung des Membranantriebs (23), wobei der Druckabgriff durch den Impulskanal (12) an einer verstellbaren Messstelle (55) und/oder zugleich an wenigstens zwei unterschiedlichen Messstellen (31, 32) der Abströmkammer (17) oder einer angeschlossenen Gasleitung (5) mit unterschiedlichem Strömungsbedingungen erfolgt.Ratio regulator (6) for fuel gas metering for a gas burner,
with a housing (15), in which at least one valve seat (18) and at least one adjustably mounted valve closure member (19) associated therewith is arranged, which subdivides the interior of the valve housing (15) into an inflow chamber (16) and an outflow chamber (17) .
with a diaphragm drive (23), with the valve closure member (19) is connected to adjust this according to a pressure difference, and
with a pulse channel (12), for influencing the membrane drive (23), wherein the pressure tap by the pulse channel (12) at an adjustable measuring point (55) and / or at least two different measuring points (31, 32) of the outflow chamber (17) or a connected gas line (5) with different flow conditions.
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