[0001] Die Erfindung betrifft ein Steuer- und Regelgerät für einen Brenner der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art.
[0002] Solche Steuer- und Regelgeräte werden beispielsweise zur Inbetriebsetzung und zur
Steuerung des Normalbetriebs von Heizungseinrichtungen variabler Leistung, bei denen
die Menge des zur Verbrennung gelangenden Brennstoffes und die Menge der zur Verbrennung
zugeführten Luft variiert werden. Die Luft wird dabei mittels eines Gebläses zugeführt,
das von einem drehzahlsteuerbaren Motor angetrieben wird. Bei einem Gasbrenner wird
die Gasmenge über eine motorgetriebene Klappe gesteuert, bei einem Ölbrenner wird
die zugeführte Ölmenge mittels eines motorgetriebenen Öldruckreglers gesteuert. Das
Steuer- und Regelgerät sorgt für ein optimales Brennstoff-Luft-Verhältnis, wobei es
den Gebläsemotor und die motorgetriebene Klappe bzw. den motorgetriebenen Öldruckregler
direkt ansteuert.
[0003] Es hat sich herausgestellt, dass das aus dem Gebläse, dem Gebläsemotor und dem den
Gebläsemotor beaufschlagenden Drehzahlstellers bestehende System um einiges träger
auf Stellbefehle reagiert als ein Brennstoffregler. Es dauert daher unterschiedlich
lange, bis das Gebläse und der Brennstoffregler jeweils ihren neuen Sollwert erreicht
haben. Nachteilig dabei ist, dass bei jeder Leistungsverstellung das Brennstoff-Luft-Verhältnis
vorübergehend nicht optimal ist, so dass entweder zusätzliche Schadstoffe im Abgas
entstehen oder ungenutzte Wärme durch den Kamin entweicht.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuer- und Regelgerät für einen Brenner
vorzuschlagen, bei dem das Brennstoff-Luft-Verhältnis derart geregelt ist, dass bei
der Verbrennung möglichst wenig Schadstoffe entstehen und möglichst wenig warme Luft
durch den Kamin entweicht.
[0005] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs
1.
[0006] Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Steuer- und Regelgerät für einen luftgeführten Brenner, und
- Fig. 2
- ein Diagramm, das das Prinzip der Luftführung veranschaulicht.
[0007] Die Fig. 1 zeigt ein Steuer- und Regelgerät 1 für einen Brenner 2. Der Brennstoff
wird über eine Brennstoffleitung 3 der Brennkammer 4 zugeführt, wobei die Menge des
Brennstoffes vom Steuer- und Regelgerät 1 mittels eines Stellorganes 5 gesteuert wird.
Ist der Brenner 2 ein Gasbrenner, dann ist das Stellorgan 5 eine motorgetriebene Klappe,
deren Stellung den Gasstrom steuert. Ist der Brenner 2 ein Ölbrenner, dann ist das
Stellorgan 5 ein motorgetriebener Öldruckregler. Ein von einem drehzahlsteuerbaren
Motor 6 angetriebenes Gebläse 7 befördert Luft in die Brennkammer 4. Der Motor 6 ist
beispielsweise ein Gleichstrommotor, dessen Drehzahl durch ein vom Steuer- und Regelgerät
1 abgegebenes pulsweitenmoduliertes Signal gesteuert wird. Als Motor 6 kann aber auch
ein von einem Frequenzumrichter gesteuerter Wechselstrommotor eingesetzt sein. Ein
Sensor 8 dient als Mittel zur Erfassung der Drehzahl des Gebläses 7. Der Sensor 8
ist beispielsweise ein aufder den Motor 6 mit dem Gebläse 7 verbindenden Welle angebrachter
Tachogenerator. Als Sensor 8 kann auch ein Hallelement oder eine Lichtschranke dienen.
[0008] Ein externer oder ein im Steuer- und Regelgerät 1 integrierter Heizkreisregler 9
teilt dem Steuer- und Regelgerät 1 die zur Deckung des Wärmebedarfs erforderliche
Brennerleistung mit. In Abhängigkeit von diesem Wärmebedarfssignal steuert das Steuer-
und Regelgerät 1 die stufenlos verstellbare Drehzahl des Gebläsemotors 6. Mittels
des Sensors 8 erfasst das Steuer- und Regelgerät 1 laufend die momentane Drehzahl
des Gebläses 7 und führt die Stellung des Stellorganes 5 derart der momentanen Drehzahl
nach, dass die geförderte Brennstoffmenge und der geförderte Luftvolumenstrom ein
für die Verbrennung optimales Brennstoff-Luft-Gemisch ergeben. Der Brenner 2 ist also
luftgeführt.
[0009] Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit dem geförderten Luftvolumenstrom V und dem geförderten
Brennstoff B in Funktion der Zeit t. Zur Zeit t
1 erteilt das Steuer- und Regelgerät 1 aufgrund eines sprunghaft vergrösserten Wärmebedarfs
dem Gebläsemotor 6 (Fig. 1) den Stellbefehl, die Drehzahl von einem Wert N
1 von beispielsweise 1200 U/Min. auf einen Wert N
2 von 1950 U/Min. zu erhöhen. Die dazu erforderliche Zeit τ beträgt typisch einige
100 Millisekunden bis einige Sekunden. In kurzen Zeitabständen, beispielsweise alle
20 Millisekunden, frägt das Steuer- und Regelgerät 1 den Sensor 8 ab und ermittelt
aus dem Signal des Sensors 8 die momentane Drehzahl des Gebläses 7 und die der momentanen
Drehzahl zugehörige Stellung des Stellorganes 5. Da sich die Drehzahl gegenüber der
letzten Abfrage verändert hat, erteilt das Steuer- und Regelgerät 1 dem Stellorgan
5 den Stellbefehl, seine Stellung ebenfalls aufden neu ermittelten Wert zu ändern.
Während der Luftvolumenstrom, wie im Diagramm ersichtlich ist, kontinuierlich ändert,
wird die Brennstoffmenge in kleinen Schritten stufig nachgeführt.
[0010] Die gepunktete Linie 10 zeigt vergleichshalber den zeitlichen Verlauf der geförderten
Brennstoffmenge, wenn der Befehl zur Änderung der Luftmenge und der Brennstoffmenge
an den Gebläsemotor 6 bzw. das Stellorgan 5 gemäss dem Stand der Technik auf einmal
erfolgt. Da das Stellorgan 5 seine neue Position viel schneller erreicht als das Gebläse
7 seine neue Drehzahl, wird für einige Zeit zuviel Brennstoff in die Brennkammer 4
gefördert.
[0011] Die Nachführung des Stellorganes 5 gemäss der momentanen Drehzahl des Luftgebläses
7 bietet sicherheitstechnisch den Vorteil, dass bei einem Abfall der Drehzahl, z.B.
weil bei einem dreiphasig angetriebenen Wechselstrommotor plötzlich eine Phase ausfallt,
auch die geförderte Brennstoffmenge sofort reduziert wird.
1. Steuer- und Regelgerät (1) für einen Brenner (2), wobei die der Brennkammer (4) zugeführte
Brennstoffmenge mittels eines motorgetriebenen Stellorganes (5) und der der Brennkammer
(4) zugeführte Luftvolumenstrom mittels eines von einem drehzahlsteuerbaren Motor
(6) angetriebenen Gebläses (7) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (8) zur Erfassung der momentanen Drehzahl des Gebläses (7) vorhanden sind
und dass die Stellung des Stellorganes (5) aufgrund des von den Mitteln (8) gelieferten
Signals nachgeführt ist.
