Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners der eingangs genannten Art ist aus dem Patentdokument DE 10 2015 116 458 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird zur Verbrennung benötigte Luft mit einem Gebläse gefördert, die Verbrennung mit einer Zündelektrode gestartet (im besagten Dokument nicht extra, weil an sich bekannt, beschrieben) und die Verbrennung mit einer Ionisationselektrode überwacht wird, wobei das Gebläse, die Zündelektrode und die Ionisationselektrode signaltechnisch mit einer Regelungseinrichtung verbunden ausgebildet sind. Der Begriff "signaltechnisch" bedeutet dabei, dass die besagten Bauteile Daten bzw. Informationen in Form von elektrischen Strömen miteinander austauschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Brenners der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem fehlerhafte Zündungen des Brenners detektiert werden können.

Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren zum Betrieb eines Brenners der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass bei einem Start des Brenners mit Hilfe der Regelungseinrichtung bei Vorliegen eines unerwarteten Verlaufs eines Signals des Gebläses eine fehlerhafte Zündung detektiert wird, wobei zur Detektion einer fehlerhaften Zündung ein tatsächlicher Signalverlauf des Gebläses mit einem hinterlegten, erwartungsgemäßen Signalverlauf verglichen wird, wobei die Gebläsedrehzahl, die als Signal des Gebläses verwendet wird, während des Startvorgangs des Brenners überwacht wird und bei bestimmten Abweichungen der Signalkurve von der Norm von der Regelungseinrichtung eine fehlerhafte Zündung, insbesondere Verpuffung, festgestellt wird.

Ferner zeichnet sich das Verfahren zum Betrieb eines Brenners dadurch aus, dass die Gebläsedrehzahl während des Startvorgangs des Brenners überwacht wird und bei bestimmten Abweichungen der Signalkurven von der Norm von der Regelungseinrichtung eine fehlerhafte Zündung festgestellt wird. Insbesondere kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine verzögerte Zündung des Brenners bzw. eine Verpuffung detektiert werden. Auf Basis dieser Information kann dann zum Beispiel eine Verriegelung des Brenners zum Schutz vor Sach- und oder Personenschäden erfolgen.

Nochmals mit anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß die Auswertung von Signalen während des kurzen Moments der Zündung bzw. der Flammenbildung vorgesehen. Hier handelt es sich um ein sehr spezifisches Verhalten, welches durch eine verzögerte Zündung auftritt und mit einer hohen Zünddruckamplitude verbunden ist. Dabei wird durch einen heftigen Druckstoß der Verpuffung für einen Sekundenbruchteil (etwa t₀=0,1 Sekunden nach der Zündung) das Gebläselaufrad abgebremst sowie die Flamme von der Ionisationselektrode bzw. Zündelektrode weggeblasen.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Brenners ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Der Vollständigkeit halber wird noch auf die folgenden Dokumente hingewiesen:
Aus dem Patentdokument EP 2 550 484 B1, welches die im Oberbegriff von Anspruch 1 spezifizierten Merkmale zeigt, ist ferner ein Verfahren zur Überprüfung der Verbrennungsqualität in einem Brenner bekannt, bei dem der Brenner allerdings überhaupt nur dann gestartet wird, wenn eine vorausgegangene Prüfung ergeben hat, dass das Gebläse ordnungsgemäß funktioniert. Insbesondere nicht offenbart ist in diesem Dokument aber ein Verfahren, bei dem ein Signalverlauf des Gebläses während des Startvorgangs des Brenners überwacht wird.

Aus dem Patentdokument EP 2 971 964 B1 ist ein Verbrennungsregelungsverfahren bekannt, bei dem die für die Zündung benötigte Gasmenge (bzw. der sogenannte "Kraftstoffdurchflusszündwert"), ausgewertet wird, um die Zündung zu optimieren. Nicht offenbart ist in diesem Dokument, dass ein unerwarteter Verlauf eines Signals der Zündelektrode und/oder der Ionisationselektrode bewertet wird, um eine fehlerhafte Zündung zu detektieren.

Aus dem Patentdokument DE 10 2010 056 275 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eine Gasbrenners bekannt, bei dem das Gebläse während des Betriebs überwacht wird, um Probleme in den Strömungswegen aufzudecken. Das Thema "fehlerhafte Zündung" ist nicht Gegenstand dieses Dokuments.

Aus dem Patentdokument JP H07 310930 A ist eine Diagnosevorrichtung für eine Verbrennungseinrichtung bekannt. Dort wird allerdings lediglich die Zündung selbst, aber nicht das Gebläse überwacht.

Aus dem Patentdokument WO 2017/003417 A1 ist ein Verfahren zur Detektion von Verbrennungsanomalien bekannt. Auch hier wird wieder nicht das Gebläse, sondern nur die Zündung selbst überwacht.

Aus dem Patentdokument US 2005/0284463 A1 ist schließlich ein Verfahren zur Fehlererkennung bei einem Warmluftofen bekannt. Dabei werden die Funktionen der einzelnen Komponenten durch Messung der elektrischen Leistungsaufnahme geprüft. Sollte die Prüfung ergeben, dass eine Komponente nicht funktioniert, wird sie als defekt deaktiviert. Eine Überwachung des Gebläses während des Zündvorgangs zur Detektion einer Verpuffung ist in diesem Dokument nicht offenbart.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Brenners einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigt

Figur 1

schematisch und beispielhaft eine Brennervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Brenner und zwei Elektroden;

Figur 2

als Diagramm die Signalkurven des Gebläses (Verlauf A), der Zündelektrode (Verlauf B) und der Ionisationselektrode (Verlauf C) bei fehlerfreier Zündung des Brenners über der Zeit aufgetragen; und

Figur 3

als Diagramm die gleichen Signalkurven bei fehlerhafter Zündung des Brenners.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Brenner mit einem Gebläse 1, einer Zündelektrode 2, einer Ionisationselektrode 3 und einer Regelungseinrichtung 4 vorgesehen. Der Brenner ist dabei vorzugsweise als Gas-Brenner, insbesondere als vormischender Gas-Brenner ausgebildet. Mit dem Gebläse 1 wird die zur Verbrennung benötigte Luft gefördert. Außerdem kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass mit dem Gebläse neben der Luft auch ein Brennstoff, insbesondere Brenngas wie Erdgas, gefördert wird. Weiterhin ist in an sich bekannter Weise vorgesehen, dass mit der Zündelektrode 2 die Verbrennung am Brenner gestartet wird. Ferner wird mit der Ionisationselektrode 3 die Verbrennung überwacht. Dabei sind das Gebläse 1, die Zündelektrode 2 und die Ionisationselektrode 3 signaltechnisch (typischer Weise mittels einer elektrischen Leitung) mit einer Regelungseinrichtung 4 verbunden ausgebildet.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist nun, dass bei einem Start des Brenners mit Hilfe der Regelungseinrichtung 4 bei Vorliegen eines unerwarteten Verlaufs eines Signals des Gebläses 1 eine fehlerhafte Zündung detektiert wird. Dabei ist vorgesehen, dass als Signal des Gebläses 1 dessen Drehzahl verwendet wird.

Weiterhin ist vorgesehen, dass zur Detektion einer fehlerhaften Zündung ein tatsächlicher Signalverlauf des Gebläses 1 mit einem hinterlegten, erwartungsgemäßen Signalverlauf verglichen wird. Figur 2 zeigt dabei einen solchen erwartungsgemäßen Signalverlauf, Figur 3 dagegen einen solchen mit einer fehlerhaften Zündung zum Zeitpunkt t₀.

Zur Erhöhung der Prozesssicherheit ist aber besonders bevorzugt vorgesehen, dass zur Detektion einer fehlerhaften Zündung wahlweise das Signal des Gebläses 1 und der Zündelektrode 2 oder das Signal des Gebläses 1 und der Ionisationselektrode 3 überwacht wird, d. h. es werden besonders bevorzugt jeweils zwei Signale überwacht.

Wie bereits erwähnt, zeigt Figur 3 einen fehlerhaften Brennerstart, wie er sich zum Beispiel bei einer Verpuffung ergibt. Dabei zeigen alle drei Signale einen im Vergleich zu Figur 2 unerwarteten, sprunghaften Verlauf, wobei der Brenner trotz der Verpuffung letztlich gestartet werden konnte.

Da es absehbar eine Ursache für den fehlerhaften bzw. nicht einwandfreien Start gab, kann schließlich besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass bei Detektion einer fehlerhaften Zündung ein erneuter Start des Brenners durch die Regelungseinrichtung 4 bis zu einer manuellen Freigabe (durch eine entsprechend autorisierte Person) unterbunden wird.

1

Gebläse

2

Zündelektrode

3

Ionisationselektrode

4

Regelungseinrichtung