Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung einer Heizleistung eines Mehrkreisbrenners nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 5.

Die Heizleistung eines Zweikreisbrenners kann über eine elektronische Steueranordnung in Abhängigkeit von benutzerseitig vorgegebenen Heizleistungsstufen eingestellt werden. Die Steueranordnung regelt die Teilgasströme zu dem Innenbrenner und dem Außenbrenner des Zweikreisbrenners.

In einem gattungsgemäßen Verfahren zur Einstellung der Heizleistung des Zweikreisbrenners wird bis zum Erreichen einer Kleinstellleistung im unteren Heizleistungsbereich ein Gasdurchsatz zum Außenbrenner unterbrochen, während lediglich ein Gasdurchsatz zum Innenbrenner eingestellt wird. Zwischen dieser Kleinstellleistung und dem Vollbrand des Zweikreisbrenners, das heißt einer maximalen Leistung, wird der Gasdurchsatz zum Außenbrenner eingestellt.

Die Gasdurchsätze zum Innen- und Außenbrenner des Zweikreisbrenners werden mit aufwendigen und teuren Regelkomponenten eingestellt.

Das Dokument DE 44 34 742 A1 offenbart die Regelung einer Gaszufuhr bei einem Zweikreisgasbrenner mit getrennter Regelung des inneren und des äußeren Brennerkreises über eine Gasarmatur mit einer Stelleinrichtung.

Das Dokument DE 199 49 600 A1 offenbart ein gasbeheiztes Hausgerät mit einem elektrischen Glühflächenzünder für einen getakteten Heizbetrieb.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Einstellung der Heizleistung eines Mehrkreisbrenners bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens bereitzustellen, bei dem die Heizleistung vereinfacht sowie mit reduziertem Bauteilaufwand einstellbar ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 5 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 wird bei der Einstellung der Heizleistung bis zum Erreichen der Kleinstellleistung der Gasdurchsatz zum Innenbrenner in einem Taktschaltbetrieb eingestellt. Das heißt, dass erfindungsgemäß die Einstellung der Heizleistung im unteren Leistungsbereich zwischen 0 und der Kleinstellleistung getaktet und nicht kontinuierlich erfolgt. Aufwendige Regelkomponenten zur kontinuierlichen Erhöhung beziehungsweise Reduzierung des Innenbrenner-Gasdurchsatzes können somit unter Platzgewinn in der Gaskochmulde weggelassen werden. Insbesondere wenn dem Innenbrenner ein nur geringer Heizleistungsbereich zugeordnet ist, kann die Heizleistung des Innenbrenners trotz Taktung mit ausreichender Einstellgüte erfolgen.

In einem Leistungsbereich unterhalb der Kleinstellleistung wird daher erfindungsgemäß der Innenbrenner getaktet. Zur Bereitstellung der Kleinstellleistung wird der Innenbrenner in Volllast betrieben, während der Außenbrenner außer Betrieb gesetzt ist. Erst bei einer benutzerseitigen Erhöhung der Heizleistungsstufe über die Kleinstellleistung wird der Außenbrenner zugeschaltet. Die Einstellung der Heizleistung bis Erreichen der Kleinstellleistung kann somit erfindungsgemäß unter Weglassung eines kontinuierlich arbeitenden Stellglieds alleine durch den Taktschaltbetrieb erreicht werden.

Während erfindungsgemäß bei einer Heizleistung unterhalb der Kleinstellleistung der Gasdurchsatz zum Innenbrenner getaktet wird, bleibt der Außenbrenner außer Betrieb. Bei der Einstellung der Heizleistung bis zum Erreichen der Kleinstellleistung kann der Innenbrenner während der Einschaltzeiten im Taktbetrieb stets in Volllast brennen. Zusätzliche Regelkomponenten, die zum Beispiel einen reduzierten Teillastbetrieb des Innenbrenners ermöglichen, können erfindungsgemäß in der zum Innenbrenner führenden Teilgasleitung weggelassen werden.

In einer Vorrichtung zur Durchführung des Einstell-Verfahrens kann eine erste und eine zweite Teilgasleitung vorgesehen sein, die jeweils einen Teilgasstrom zum Innenbrenner und einen Teilgasstrom zum Außenbrenner führen. In der zum Außenbrenner geführten Teilgasleitung ist ein Stellglied geschaltet, das eine kontinuierliche Feineinstellung der Heizleistung zwischen der Kleinstellleistung und einer maximalen Leistung ermöglicht. Demgegenüber ist in der Innenbrenner-Teilgasleitung auf eine Feineinstellung durch ein im kontinuierlichen Betrieb arbeitendes Stellglied verzichtet. Vielmehr wird der durch die Innenbrenner-Teilgasleitung geführte Teilgasstrom durch ein einfaches Taktventil eingestellt, das bis zum Erreichen der Kleinstellleistung im Taktschaltbetrieb arbeitet. Die Kleinstellleistung selbst wird durch einen Dauerbetrieb des Innenbrenners erreicht, bei dem das Taktventil permanent geöffnet ist. Bei Überschreiten der Kleinstellleistung wird der Innenbrenner weiter in Volllast betrieben, während der Gasdurchsatz zum Außenbrenner kontinuierlich einstellbar ist.

Die jeweils zum Innenbrenner und zum Außenbrenner führenden Teilgasleitungen können von einer Hauptgasleitung abzweigen. In einer Ausführungsform kann das Taktventil unmittelbar in der Hauptgasleitung angeordnet sein. Zusätzlich kann in der Hauptgasleitung ein Sperrventil geschaltet sein, das einen Gasdurchlass zu den beiden Teilgasleitungen unterbricht. Bei geöffnetem Sperrventil sowie bei geschlossenem Stellglied in der Außenbrenner-Teilgasleitung kann der Gasdurchsatz zum Innenbrenner mittels des Taktventils eingestellt werden.

Alternativ zur obigen Ausführungsform kann das Taktventil unmittelbar in der zum Innenbrenner führenden Teilgasleitung angeordnet sein. Das Sperrelement kann unmittelbar dem Stellglied zur kontinuierlichen Heizleistungs-Einstellung vorgeschaltet sein. Alternativ kann das Sperrelement unmittelbar in das Stellglied der Außenbrenner-Teilgasleitung integriert sein.

Für eine bauraumgünstige Gestaltung können die Gaswege der Teilgasströme zum Innen- und Außenbrenner in einer Baueinheit bzw. einem Ventilblock von einem Gasweg des Hauptgasstromes abzweigen. In dem Steuermodul können das bereits genannte Sperrventil, das Taktventil sowie das Stellglied bauraumgünstig integriert sein. Das Sperrventil kann bevorzugt als ein linear verstellbares Sperrglied in der Baueinheit ausgebildet sein. Das Sperrglied kann zwischen einer Sperrstellung, in der die Gaswege unterbrochen sind, und einer Durchlassstellung, in der die Gaswege geöffnet sind, verstellt werden. In der Durchlassstellung des Sperrglieds kann der Innenbrenner mit Volllast beaufschlagt werden.

Das dem Außenbrenner zur kontinuierlichen Leistungseinstellung zugeordnete Stellglied kann mit dem Sperrglied in der Baueinheit zusammenwirken. Das Stellglied kann beispielhaft mittels eines Schrittmotors linear in einer Hubbewegung verstellt werden, in der es zusammen mit dem Sperrglied als ein bewegungsgekoppelter Verbund zwischen der Sperrstellung und der Durchlassstellung verstellbar sind.

In der Durchlassstellung des Sperrglieds ist, wie oben erwähnt, der Gasweg zum Innenbrenner frei. In dieser Durchlassstellung kann bevorzugt das Stellglied nunmehr bewegungsentkoppelt vom Sperrglied eine weitere Linearbewegung ausführen, um einen Strömungsdurchlass zum Außenbrenner zu öffnen und kontinuierlich einzustellen.

Das Taktventil kann in der Baueinheit beziehungsweise dem Ventilblock unmittelbar in dem Hauptgasweg vorgesehen sein. Wie erwähnt erfolgt der Taktschaltbetrieb bei außer Betrieb gesetztem Außenbrenner. Das heißt, dass im Ventilblock einerseits das Sperrglied sich in der Durchlassstellung befindet, andererseits jedoch das Stellglied den Strömungsdurchlass zum Außenbrenner noch geschlossen hält.

In einer alternativen Ausführungsform kann in der Steueranordnung eine Bypass-Leitung vorgesehen sein, die in der Sperrstellung des Sperrglieds den Hauptgasweg mit dem zum Innenbrenner führenden Auslass der Steueranordnung verbindet.

Nachfolgend sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren gezeigt.

Es zeigen:

Fig. 1

in einem Blockschaltbild ein Gaskochfeld mit drei Zweikreisbrennern mit jeweils zugeordneten Steueranordnungen zur Einstellung der Heizleistung, die gemäß einem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel ausgeführt sind;

Fig. 2

eine Heizleistungskennlinie eines der Zweikreisbrenner;

Fig. 3

die Steueranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Ventilblock integriert;

Fig. 4 und 5

unterschiedliche Betriebszustände des Ventilblockes; und

Fig. 6

in einer Ansicht entsprechend der Fig. 3 die Steueranordnung des zweiten Ausführungsbeispieles.

In der Fig. 1 ist in einem Blockschaltdiagramm ein Gaskochfeld mit drei Zweikreisbrenner 1 gezeigt. Jeder der Zweikreisbrenner 1 weist einen ringförmigen Außenbrenner 3 und einen ringförmigen Innenbrenner 5 auf. Die Zweikreisbrenner 1 werden über eine gemeinsame Verteilerleitung 7 mit Gas versorgt. Für jeden Zweikreisbrenner 1 zweigt von der Verteilerleitung 7 eine Hauptgasleitung 9 ab, die sich in zwei parallel geschaltete Teilgasleitungen 11, 13 aufteilt. Die Teilgasleitungen 11, 13 enden jeweils in hier nicht gezeigten Brennerdüsen des Außenbrenners 3 und des Innenbrenners 5. Die Verteilerleitung 7 weist einlassseitig ein Hauptventil 15 auf, das bei einer Aktivierung des Gaskochfeldes geöffnet wird.

Zur Einstellung der Heizleistung ist jedem der Zweikreisbrenner 1 eine aus nachfolgend beschriebenen Steuer- und Regelkomponenten bestehende Steueranordnung zugeordnet. In der Fig. 1 sind die Steueranordnungen zur Einstellung der Heizleistung der Zweikreisbrenner 1 in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen ausgeführt.

Der in der Fig. 1 gezeigte obere Zweikreisbrenner 1 wird über die Steueranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel geregelt, in der in der Hauptgasleitung 9 ein Taktventil 17 sowie ein nachgeschaltetes Sperrventil 19 angeordnet ist. In der zum Außenbrenner 3 führenden Teilgasleitung 11 ist ein Stellglied 21 für eine kontinuierliche Einstellung des zum Außenbrenner 3 geführten Gasdurchsatzes ṁ_a angeordnet. Demgegenüber ist in der zum Innenbrenner 5 geführten Teilgasleitung 13 auf ein solches Stellglied verzichtet.

Die Ventile 15, 17 und 19 sowie das Stellglied 21 sind über angedeutete Signalleitungen 23 mit einer elektronischen Steuereinrichtung 25 in Signalverbindung. Die elektronische Steuereinrichtung 25 kann als Eingabeeinheit 27 einen Bedienknebel aufweisen, mit dem benutzerseitig Heizleistungsstufen des Zweikreisbrenners 1 vorgebbar sind. In der Fig. 2 ist ein Heizleistungsdiagramm gezeigt, bei dem die Heizleistungen H_außen und H_innen des Außenbrenners 3 und des Innenbrenners 5 in Abhängigkeit der benutzerseitig einstellbaren Heizleistungsstufen gezeigt sind. Demzufolge arbeitet der Zweikreisbrenner 1 im unteren Heizleistungsbereich bis zur Heizleistungsstufe "4" lediglich mit dem Innenbrenner 5, während der Außenbrenner 3 außer Betrieb gesetzt ist. Die Einstellung der Heizleistung zwischen den Heizleistungsstufen "1" bis "4" erfolgt dabei nicht kontinuierlich, sondern in einem Taktschaltbetrieb des Taktventiles 17.

Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, wird dabei die Taktfrequenz des Taktventiles 17 bis zur Heizleistungsstufe "3" erhöht. Bei der Heizleistungsstufe "4" ist eine sogenannte Kleinstellleistung H_k des Innenbrenners 5 erreicht, bei der der Innenbrenner 5 mit maximaler Leistung im Vollbrand betrieben ist. Bei den höheren Leistungsstufen "5" bis "11" ist der Außenbrenner 3 zugeschaltet, dessen Gasdurchsatz ṁ_a mittels des Stellglieds 21 kontinuierlich einstellbar ist, während der Innenbrenner 5 konstant mit seiner Kleinstellleistung H_K betrieben wird.

Bei Erreichen sowie Unterschreiten der Kleinstellleistung H_K wird daher erfindungsgemäß unmittelbar von der kontinuierlichen Heizleistungseinstellung in den Taktbetrieb des Innenbrenners 5 umgeschaltet.

In der Fig. 3 ist die Steueranordnung des ersten Ausführungsbeispiels kompakt in einem Ventilblock 41 integriert. Der Ventilblock 41 weist als Hauptgasleitung 9 einen Gaseinlass sowie zwei Auslässe 29, 31 auf, die die Gasdurchsätze ṁ_a und ṁ_i zu den Innen- und Außenbrennern 3, 5 führen. In der Fig. 3 ist das Stellglied 21 rotationssymmetrisch ausgebildet, das über einen Linear-Schrittmotor 35 höhenverstellbar ist. Das Stellglied 21 ist dabei mit einer radial äußeren Führungsfläche 37 bzw. mit einer darin angeordneten Ringdichtung 38 in Gleitkontakt mit der einen zylindrischen Hohlraum 39 des Ventilblockes 41 begrenzenden Innenwand. Der Schrittmotor 35 wird durch die Steuereinrichtung 25 angesteuert.

Das Stellglied 21 geht in Axialrichtung nach unten in einen abgestuften Abschnitt 43 geringeren Durchmessers über, an dem eine Stellhülse 45 angeformt ist. Die Stellhülse 45 ragt gemäß der Fig. 3 über einen Ringspalt 47 beabstandet in eine zentrale Stellbohrung 49 eines Sperrgliedes ein. Die Stellbohrung 49 ist nach oben konusartig erweitert, um bei einer Höhenverstellung der Stellhülse 45 den Strömungsquerschnitt des Ringspaltes 49 zu vergrößern.

Das Sperrglied entspricht funktionell dem in der Fig. 1 gezeigten Sperrventil 19, so dass nachfolgend das Sperrglied mit gleichem Bezugszeichen 19 bezeichnet wird. Das Sperrglied 19 ist ebenfalls mit einer radial außenseitigen Führungsfläche 51 in Gleitkontakt mit der Innenwandung des zylindrischen Hohlraums 39 des Ventilblocks 41. Axial unterhalb der Führungsfläche 51 weist das Sperrglied 19 eine Abschnitt geringeren Durchmessers auf, der von einer Schraubendruckfeder 53 umgeben ist.

Gemäß der Fig. 3 und 4 ist das Sperrglied 19 in Abhängigkeit von der Hubposition des Stellgliedes 21 zwischen einer in der Fig. 3 gezeigten Sperrstellung I und einer in der Fig. 4 gezeigten Durchlassstellung II höhenverstellbar, in der das Sperrglied 19 mittels der Schraubendruckfeder 53 gegen einen Ringanschlag 55 des Ventilgehäuses 41 gedrückt ist.

In der Fig. 3 gezeigten Sperrstellung I drückt das Sperrglied 19 unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung gegen ein im Ventilblock-Hohlraum 39 eingesetztes rotationssymmetrisches Strömungsleitelement 57, in dem eine nach oben mündende Axialbohrung 59 in eine Querbohrung 61 übergeht, die über eine Ringnut strömungstechnisch mit dem Innenbrenner-Auslass 31 verbunden ist.

Die in der Fig. 4 gezeigten Durchlassstellung II des Sperrglieds 19 bildet als Strömungsdurchlass 63 ein freier Axialspalt zwischen dem Sperrglied 19 und dem Strömungsleitelement 57, der einen Gasweg 65 zum Innenbrenner-Auslass 31 freigibt. Der Gasweg 65 entspricht der Teilgasleitung 13 der Figur 1.

Im Bereich des Einlasses 9 des Ventilblockes 41 ist in einer Einlasskammer 67 das Taktventil 17 eingesetzt, das hier ein Elektromagnetventil ist. In der Fig. 3 drückt der Ventilstößel des Taktventiles 17 mit seiner Ventilscheibe 69 gasdicht gegen einen entsprechenden Ventilsitz im Ventilblock 41.

Zur Einstellung der Brenner-Heizleistung im unteren Leistungsbereich wird das Sperrglied 19 durch entsprechende Ansteuerung des Stellgliedes 21 zunächst in seine Durchlassstellung II gemäß der Fig. 4 bewegt. Geleichzeitig wird das Taktventil 17 in einer vorgegebenen Taktfrequenz von der Steuereinrichtung 25 angesteuert. Auf diese Weise können im unteren Leistungsbereich die Heizleistungsstufen "1" bis "4" eingestellt werden.

In der Heizleistungsstufe 4 ist das Taktventil 17 dauerhaft in seiner Offenstellung, so dass der Innenbrenner 5 mit maximalen Gasdurchsatz ṁ_i versorgt wird. Zugleich ist in den Heizleistungsstufen "1" bis "4" der Außenbrenner 3 außer Betrieb gesetzt.

Bei der Verstellbewegung zwischen der Sperrstellung I und der Durchlassstellung II werden das Stellglied 21 zusammen mit dem Sperrglied 19 als bewegungsgekoppelter Verbund verstellt. Dem gegenüber kann das Stellglied 21 ausgehend von der Durchlassstellung II weiter nach oben in Richtung des Schrittmotors 35 bewegt werden, wie es in der Fig. 5 gezeigt ist. Bei einer solchen Hubbewegung des Stellgliedes 21 wird dessen Stellhülse 45 relative zur Stellbohrung 49 bewegt, wodurch die Stellbohrung 49 nach oben geöffnet wird und somit ein Gasweg durch den Ringspalt 47 bis zum Außenbrenner-Auslass 29 freigelegt wird. Je nach Höhenposition der Stellhülse 45 kann der Strömungsquerschnitt des Ringspaltes 47 variiert werden, wodurch die benutzerseitig vorgegebene Heizleistungsstufe einstellbar ist.

In der Fig. 1 erfolgt die Heizleistungseinstellung des mittleren Zweikreisbrenners 1 durch eine Steueranordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Demzufolge weist die Steueranordnung, wie im ersten Ausführungsbeispiel, das in der Hauptgasleitung angeordnete Taktventil 17 auf. Außerdem ist in der Teilgasleitung 11 das Stellglied 21 zur kontinuierlichen Einstellung des Gasdurchsatzes ṁ_a zum Außenbrenner 3 geschaltet. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist auf das Sperrventil 19 verzichtet. Die Schließfunktion des Sperrventils zum Sperren der Teilgasleitungen 11, 14 ist somit vom Taktventil 17 übernommen.

Ausgehend von dem in den Fig. 3 bis 5 gezeigten Ventilblock 41 kann die Steueranordnung des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 6 ausgeführt werden. Der Ventilblock 41 der Fig. 6 ist im Wesentlichen identisch mit dem Ventilblock 41 der vorangegangenen Figuren. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist in dem Strömungsleitelement 57 eine Bypass-Leitung 71 vorgesehen, die selbst bei in der Sperrstellung I befindlichem Sperrglied 19 eine Strömungsverbindung zwischen dem Gaseinlass 9 und dem Innenbrenner-Auslass 31 zulässt.

Gemäß der Fig. 1 wird die Heizleistung des unteren Zweikreisbrenners 1 mittels einer Steueranordnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eingestellt. Demzufolge ist im Unterschied zu den ersten beiden Ausführungsbeispiel das Taktventil 17 unmittelbar in der zum Innenbrenner 5 führenden Teilgasleitung 13 geschaltet. Das Sperrventil 19 ist demgegenüber unmittelbar in der zum Außenbrenner 3 führenden Teilgasleitung 11 geschaltet, und zwar stromauf des Stellgliedes 21. In jeder der Steueranordnungen der Fig. 1 werden die Takt- und Sperrventile 15, 17, 19 sowie die Stellglieder 21 mittels der elektronischen Steuereinrichtung 25 angesteuert.

1 Zweikreisbrenner 53 Druckfeder 3 Außenbrenner 55 Ringanschlag 5 Innenbrenner 57 Strömungsleitelement 7 Verteilerleitung 59 Axialbohrung 9 Hauptgasleitung 61 Querbohrung 11, 13 Teilgasleitungen 63 Strömungsdurchlass 15 Hauptventil 65 erster Gasweg 17 Taktventil 67 Einlasskammer 19 Sperrventil 69 Ventilscheibe 21 Stellglied 71 Bypass-Leitung 23 Signalleitungen I Sperrstellung 25 elektronische Steuereinrichtung II Durchlassstellung 27 Eingabeeinheit ṁ_a Gasdurchsatz zum Außenbrenner 29 Außenbrenner-Auslass 31 Innenbrenner-Auslass ṁ_i Gasdurchsatz zum Innenbrenner 35 Schrittmotor 37 Führungsfläche H Heizleistung 38 Ringdichtung H_k Kleinstellleistung 39 zylindrischer Hohlraum H_max maximale Heizleistung des Außenbrenners 41 Ventilblock 43 Stellglied-Abschnitt mit reduziertem Durchmesser H_min minimale Heizleistung des Außenbrenners 45 Stellhülse 47 Ringspalt 49 Stellbohrung 51 Führungsfläche