Verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte, insbesondere Wassererhitzer

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte, insbesondere Wassererhitzer, mit einer Gaszufuhreinrichtung (14) und einer Injektoranordnung (16) für das Brenngas-Luft-Gemisch, sowie mit einer Überwachungseinrichtung (38) zur Erfassung der Flammenposition. Es wird vorgeschlagen, daß beim Überschreiten eines bestimmten Abstandes der Flammen in Bezug zur Brenneroberfläche die Brennerleistung angehoben wird. Damit kann der Regel- bzw. Modulationsbereich des Gasbrenners ohne zusätzliche Bauteile an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen (Gasartenwechsel, Kaltstart des Brenners etc.) unter Beibehaltung einer stabilen Verbrennung angepaßt werden.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung geht aus von einem verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte, insbesondere Wassererhitzer, nach der Gattung des Hauptanspruchs. In der WO 97/36135 wird bei einem atmosphärisch betriebenen Gasbrenner vorgeschlagen, zur Stabilisierung der Flammenposition die Primärluftansaugung und damit die Luftzahl λ zu verändern, indem über eine mechanische Vorrichtung die Position der Gasdüsen relativ zur Injektoröffnung verändert wird. Diese Vorrichtung ist aufwendig und erfordert zusätzliche Bauteile.

Vorteile der Erfindung

[0002] Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der Regel- bzw. Modulationsbereich des Gasbrenners ohne zusätzliche Bauteile an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen (Gasartenwechsel, Kaltstart des Brenners, hoher Kaminzug etc.) unter Beibehaltung einer stabilen Verbrennung angepaßt wird. Durch diese Anpassung kann der Regelbereich des Gasbrenners größer ausgelegt werden, da beispielsweise Störungen in der Gasqualität ausgeregelt werden.

[0003] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich.

[0004] Wenn sich die Position der Flammen über bestimmte Grenzen hinaus verändert, sogenanntes Abheben der Flammen, wird in vorteilhafter Weise die momentan eingestellte Brennerleistung auf 65% der Nennleistung des Gasbrenners angehoben.

[0005] Der mit der Anhebung der Brennerleistung eingeschränkte Modulationsbereich wird wieder erweitert, indem nach einer vorbestimmten Zeit die Erhöhung der Brennerleistung wieder zurückgenommen wird.

[0006] Die Lageposition der Flammen wird in vorteilhafter Weise mittels eines Ionisationsstromsignals überwacht.

Zeichnung

[0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch den atmosphärischen Gasbrenner und Figur 2 eine Draufsicht auf die Brennerplatte des Gasbrenners.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0008] Figur 1 zeigt einen Gasbrenner 10 für ein Heizgerät, mit einer Düsen 12 aufweisenden Gaszufuhreinrichtung 14, die gegenüber einer horizontal ausgerichteten Injektoranordnung 16 des Gasbrenners 10 in Strömungsrichtung so beabstandet ist, daß den Düsen 12 jeweils mit Abstand ein zylinderförmiger Strömungskanal 18 gegenüberliegt. Ein sich in Strömungsrichtung des Brenngas-Luft-Gemisches an die Injektoranordnung 16 anschließender 90°-Umlenkbereich 22 geht in einen nach einer Seite trichterförmig erweiterten Gemischverteiler 24 über, an dessen Auslaß eine gegenüber dem Gemischverteiler 24 abgedichtete Brennerplatte 26 angeordnet ist.

[0009] Die mit Befestigungsmitteln 28 gegenüber dem Gemischverteiler 24 fixierte Brennerplatte 26 ist mit Lamellen bzw. Rippen 30 aufgebaut, welche durch eine Kühlrohrschlange 32 miteinander verbunden sind und zwischen sich Kanäle bzw. Spalte 34 für den Durchtritt des Brenngas-Luft-Gemisches begrenzen, das auf der dem Brennraum zugewandten Seite der Brennerplatte 26 durch eine mit einer Hochspannungsquelle verbundenen und aus zwei Elektroden bestehenden Zündvorrichtung 36 entzündbar ist. Weiterhin ist eine Überwachungselektrode 38 vorgesehen, mit deren Hilfe das Vorhandensein einer Flamme detektiert werden kann, indem der Ionisationsstrom der Flamme zwischen der Zündvorrichtung 36 und Überwachungselektrode 38 gemessen wird.

[0010] Der Gasbrenner 10 arbeitet auf folgende Art und Weise:

[0011] Über die Gasdüsen 12 wird Brenngas in die Strömungskanäle 18 der Injektoranordnung 16 eingedüst, wobei durch den Brenngasstrom Umgebungsluft mitgerissen wird. Das sich in den Strömungskanälen 18 bildende Brenngas-Luft-Gemisch wird über den Umlenkbereich 22 und den trichterförmig sich erweiternden Gemischverteiler 24 zur Brennerplatte 26 geführt. Das gesamte Brennersystem (Düsendruck, Injektoren, Umlenkbereich, Brennerplatte etc.) ist so ausgelegt, daß die für eine Verbrennung mit Luftüberschuß (λ > 1) notwendige Verbrennungsluft bereits vollständig mit der Primärluftansaugung zur Verfügung gestellt wird (sogenanntes Vormischbrennerprinzip).

[0012] Entsprechend der Wärmeanforderung ist der Gasbrenner 10 zwischen 45% und 100% seiner Nennleistung regelbar. Bei einem Teillastbetrieb des Gasbrenners besteht jedoch die Gefahr, daß die Verbrennung instabil wird, indem die Flammen von der Brenneroberfläche abheben. In diesem Fall ist die Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches höher als die Geschwindigkeit mit der die Verbrennung erfolgt. Dieses Verhältnis von Ausströmgeschwindigkeit und Flammengeschwindigkeit ändert sich beispielsweise dann, wenn es zu einem Gasartenwechsel kommt, wenn der Gasbrenner aus dem kalten Zustand heraus gestartet wird oder wenn sich die Druckverhältnisse in der Brennkammer bzw. in der Abgasabführung (Stichwort: Kaminzug) des Heizgeräts ändern. Hier findet das erfindungsgemäße Regelverfahren seine Anwendung:

[0013] Eine Lageänderung der Flammen wird mittels der Ionisationsüberwachung erfaßt. Sinkt der Ionisationsstrom unter einen vorgegebenen Wert (z.B. 1 µA) wird die momentan eingestellte Brennerleistung auf 65% der Nennleistung des Gasbrenners 10 erhöht. Durch die Anhebung der Brennerleistung nimmt die Luftzahl λ ab, wodurch sich die Flammengeschwindigkeit überproportional zur Ausströmgeschwindigkeit des Brenngas-Luft-Gemisches erhöht. Damit wird das Gleichgewicht von Ausströmgeschwindigkeit und Flammengeschwindigkeit wiederhergestellt und somit einem Abheben der Flammen entgegengewirkt. Da diese instabilen Verbrennungszustände nur zeitweise in Erscheinung treten, wird nach 30s die Brennerleistung auf den ursprünglichen Wert wieder zurückgeregelt. Sollte über die Ionisationsüberwachungseinrichtung weiterhin ein instabiler Verbrennungszustand signalisiert werden, wird die Brennerleistung erneut angehoben.

Ansprüche

1. Verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte, insbesondere Wassererhitzer, mit einer Gaszufuhreinrichtung und einer Injektoranordnung für das Brenngas-Luft-Gemisch, sowie mit einer Überwachungseinrichtung zur Erfassung der Flammenposition, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten eines bestimmten Abstandes der Flammen in Bezug zur Brenneroberfläche die Brennerleistung angehoben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die momentan eingestellte Brennerleistung auf 65% der Nennleistung des Gasbrenners angehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Brennerleistung innerhalb einer vorbestimmten Zeit wieder zurückgenommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageposition der Flammen mittels eines Ionisationsstromsignals überwacht wird.

Zeichnung