VERFAHREN ZUM FESTSTELLEN EINES FLAMMENRÜCKSCHLAGES BEI EINEM HEIZGERÄT; REGEL- UND STEUERGERÄT, HEIZGERÄT UND COMPUTERPROGRAMM

Abstract

 Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Feststellen eines Flammenrückschlages (20) bei einem Heizgerät (1), umfassend eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (3), wobei auf einen Flammenrückschlag (20) geschlossen wird, wenn gleichzeitig oder in kurzer zeitlicher Abfolge folgende Zustände erfasst werden:
a) ein Flammenverlust am Brenner (3), und
b) eine vorbestimmte Signalveränderung (21) eines Signals (27), das einen Rückschluss auf den dem Brenner (3) zugeführten Massestrom Verbrennungsluft, Brenngas oder Verbrennungsgemisch, ermöglicht. Zudem wird ein Heizgerät (1), ein Regel- und Steuergerät (7) sowie ein Computerprogramm angegeben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Feststellen eines Flammenrückschlages bei einem Heizgerät; ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm.

[0002] Bei einem Betrieb eines Gasbrenners kann insbesondere ein Startvorgang kritische Zustände auslösen. Beispiele für derartige kritische Zustände können eine harte Zündung, eine Verpuffung oder ein Flammenrückschlag, also eine Flammenausbreitung während eines Start- bzw. Zündvorganges vom Brenner in eine Zuführung des Gemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft, sein. Diese Betriebszustände führen zur Komforteinbußen für den Nutzern aufgrund von Geräuschemissionen und können auch kritische Schäden am Heizgerät verursachen, verbunden mit einem Ausfall desselben. Bei der Verwendung von Wasserstoff als Brenngas werden derartige kritische Zustände wahrscheinlicher, da aufgrund einer deutlich höheren Flammgeschwindigkeit, der Flüchtigkeit und der geringen Dichte von Wasserstoff ein erheblich schlechteres Wiederholverhalten bei einem Startvorgang, verbunden mit einem stärkeren Einfluss von Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Windstößen an der Abgasanlage oder der Luftansaugung, gegeben ist. Dabei kann in der Regel ein erster Start eines kalten Heizgerätes (Kaltstart) besonders schwierig sein.

[0003] Zur Vermeidung derartiger kritischer Zustände wird in der EP 3 992 529 A1 vorgehschlagen, eine Pilotflamme mit einer eigenen Brennstoff-Versorgung zum Zünden eines Haupt-Brenners einzusetzen, dessen Funktion mittels eines Sensors überwacht werden kann und der zudem derart angeordnet ist, dass ein Erlöschen der Pilotflamme durch am Hauptbrenner austretende Luft nicht auftreten kann. Eine derartige Ausgestaltung ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden.

[0004] Um ein sichereres Zünden eines Heizgerätes zu ermöglichen, wird in der DE 10 2019 121 973 A1 vorgeschlagen, ein Katalysatormaterial im Heizgerät, insbesondere dem Gas-Luft-Gemischstrom, anzuordnen. Das Katalysatormaterial kann dabei aufgrund seiner Eigenschaften die notwendige Aktivierungsenergie zum Starten der Verbrennung ohne zusätzliche thermische Energie, wie einem Zündfunken oder einer Pilotflamme, aufbringen. Auch diese Lösung ist mit hohem Aufwand und Kosten verbunden.

[0005] Die AT 510 002 A4 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Druckdifferenz zwischen Gas- und Luftzufuhr eines vormischenden Gasbrenners erfasst und die Streuung der Messwerte ermittelt werden. Bei Überschreiten eines Referenzwertes um einen Schwellwert kann zur Vermeidung von Flammenrückschlägen die Mindestdrehzahl des Gebläses des Gasbrenners erhöht werden.

[0006] Die genannten Lösungen aus dem Stand der Technik können die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Flammenrückschlägen mindern, jedoch das Auftreten selbst nicht detektieren.

[0007] Zum Feststellen eines Flammenrückschlages wird in der DE 10 2021 102 713 A1 vorgeschlagen, einen thermischen und einen optischen Effekt des Rückschlagens der Flamme im Innenraum eines Brenners zu beobachten.

[0008] Die EP 3 919 817 A1 offenbart ein Verfahren zum Erkennen von Fehlern beim Zünden eines Brenners, bei dem während des Zündvorganges eine Drehzahl eines Gebläses und eine Stellung des Gasventils beobachtet werden. Bei Erkennen von charakteristischen Änderungen kann von einem Fehler beim Zünden ausgegangen werden.

[0009] Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Feststellen eines Flammenrückschlages bei einem Heizgerät; ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm vorzuschlagen, die die geschilderten Probleme des Standes der Technik zumindest teilweise überwinden. Insbesondere soll die Erfindung ein Erkennen/ Feststellen eines Auftretens eines Flammenrückschlages bei einem Heizgerät ermöglichen.

[0010] Zudem soll die Erfindung dazu geeignet sein, zumindest teilweise, automatisiert durchgeführt zu werden und möglichst geringe bauliche Veränderungen gegenüber einem Heizgerät nach dem Stand der Technik erfordern.

[0011] Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den unabhängigen Patentansprüchen angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.

[0012] Hierzu trägt ein Verfahren zum Feststellen eines Flammenrückschlages bei einem Heizgerät bei, wobei das Heizgerät eine Fördereinrichtung zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner umfasst und ein Flammenrückschlag durch ein gleichzeitiges oder in kurzer zeitlicher Abfolge stattfindendes Erfassen folgender (Betriebs-)Zustände festgestellt wird:

a) Flammenverlust am Brenner, und

b) eine vorbestimmte Signalveränderung, insbesondere Signalabbruch, eines Signals, das einen Rückschluss auf den dem Brenner zugeführten Massestrom Verbrennungsluft, Brenngas oder Verbrennungsgemisch ermöglicht.

[0013] Das vorgeschlagene Verfahren kann insbesondere permanent (dauerhaft) und/oder in kurzer zeitlicher Abfolge (Bruchteile einer Sekunde) wiederholt werden. Das Verfahren ermöglicht das Feststellen eines Auftretens eines Flammenrückschlages an einem Heizgerät und kann insbesondere auf einem Regel- und Steuergerät eines Heizgerätes durchgeführt werden.

[0014] Bei dem Heizgerät handelt es sich insbesondere um ein Gasheizgerät, dazu eingerichtete, ein Brenngas, wie Erdgas oder insbesondere Wasserstoff unter Zufuhr von Umgebungsluft zu verbrennen und Wärmeenergie, beispielsweise zur Erwärmung eines Wärmeträgers eines Heizkreislaufes oder auch zur Bereitstellung einer Warmwasserversorgung zu erzeugen. Insbesondere kann es sich bei dem Heizgerät um ein Brennwertgerät handeln und zur Verbrennung von Wasserstoff oder eines wasserstoffhaltigen Gemisches eingerichtet sein. Das Heizgerät weist in der Regel eine Brennkammer und eine Fördereinrichtung bzw. ein Gebläse auf, die ein Gemisch von Brennstoff und Verbrennungsluft über einen Gemischkanal in eine Brennkammer, in der ein Brenner angeordnet ist, fördern kann. Die Verbrennungsprodukte können anschließend durch einen Abgaskanal des Heizgerätes einer Abgasanlage zugeführt werden.

[0015] Das Heizgerät kann insbesondere die Brennerleistung an den Bedarf anpassen (modulieren). Hierzu kann bei einem Erkennen eines geänderten Wärmebedarfs, beispielsweise unter Einbeziehung einer Vorlauf- und Rücklauftemperatur eines mit dem Heizgerät verbundenen Heizkreises, ein Regel- und Steuergerät des Heizgerätes eine Leistung des Gebläses des Heizgerätes und damit den Massestrom Verbrennungsluft an den Wärmebedarf anpassen. Gleichzeitig passt eine Regelung den Brennstoffmassestrom an den sich ändernden Massestrom Verbrennungsluft an.

[0016] Der Brenner kann mindestens ein Lochblech umfassen, dass verbunden mit einem Brennerhohlraum ist. Der Brennerhohlraum ist mit dem Gemischkanal verbunden, so dass Verbrennungsgemisch über den Hohlraum durch das Lochblech strömen kann und verbrannt wird. Im Bereich des Lochbleches kann zudem eine Zündeinrichtung angeordnet sein, dazu eingerichtet, einen durch das Lochblech austretenden Massestrom Verbrennungsgemisch zu entzünden. Der Brennerhohlraum, auch als Brennerkörper bezeichnet, kann dabei insbesondere als Zylinder (gerader Kreiszylinder) ausgebildet sein, wobei eine Grundfläche des Zylinders mit dem Gemischkanal verbunden sein kann. Alternativ kann der Brennerhohlraum auch quaderförmig ausgebildet sein, der oberseitig von dem Lochblech begrenzt werden kann. Im Brennerhohlraum kann zudem eine Flammensperre angeordnet sein, die ein Ausbreiten einer Flamme in Richtung des Gemischkanals verhindert. Die Flammensperre kann jedoch, insbesondere nach langzeitiger Nutzung, eine Fehlstelle aufweisen, die ein Durchdringen einer Flamme und damit einen Flammenrückschlag ermöglicht.

[0017] Der Brenner kann in der Brennkammer des Heizgerätes in einer Brennertür der Brennkammer angeordnet sein. Hierzu kann eine Öffnung in der Brennertür den Brennerhohlraum mit dem Gemischkanal verbinden und der Brenner an der Brennertür befestigt sein. Zudem kann eine Flammenüberwachung gleichfalls an oder in der Brennertür befestigt sein.

[0018] Das Heizgerät kann zudem eine (Vorrichtung zur) Flammenüberwachung aufweisen, die das Vorhandensein einer Flamme am Brenner (sensorisch) erfassen und bei einem Erlöschen der Flamme die Gaszufuhr unterbrechen kann. Dabei kann ein Signal der Flammenüberwachung zur Regelung und Steuerung des Heizgerätes, insbesondere zum Ermitteln und Regeln eines Verbrennungsluftverhältnisses des Gasgemisches, herangezogen werden. Die Flammenüberwachung kann einen optischen Sensor, beispielsweise zum Erfassen von der Flamme emittierter UV-(Ultraviolett-)Strahlung, eine Einrichtung zur Messung eines lonisationsstromes der Flamme, wie insbesondere eine lonisationselektrode, und/ oder einen Temperatursensor zum Erfassen einer Flammentemperatur aufweisen. Bei Heizgeräten, die Wasserstoff oder ein wasserstoffhaltiges Gemisch als Brennstoff nutzen, ist eine robuste und sichere Flammenüberwachung mittels einer lonisationsstrommessung häufig nicht möglich, weil bei einer Verbrennung von Wasserstoff nicht ausreichend freie Ladungsträger entstehen. Daher kommen bei Heizgeräten, die zur Verbrennung von Wasserstoff eingerichtet sind, die anderen genannten Möglichkeiten bzw. eine Kombination derselben zum Einsatz.

[0019] Ein Flammenrückschlag ist gekennzeichnet durch eine Ausbreitung der Flamme vom Brenner des Heizgerätes (zurück, also entgegen der üblichen Förderrichtung) in Richtung des Gemischkanals. Dabei kann sich beispielsweise ein Bereich der Oberfläche des Lochbleches durch die Flamme am Brenner so stark erhitzen, dass Verbrennungsgemisch im Brennerhohlraum entzündet wird. Durch damit verbundene Verpuffungen bzw. Druckstöße im Strömungsweg des Heizgerätes können Beschädigungen des Strömungsweges bzw. verbundener Bauteile, wie der Fördereinrichtung, auftreten. Durch die Beschädigungen kann auch eine Leckage des Strömungsweges gegenüber der Umgebung entstehen, welche ein Austreten von (unverbranntem) Brenngas ermöglichen kann. Ein weiteres Betreiben des Heizgerätes könnte bei einer Leckage somit ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen. Das Auftreten eines Flammenrückschlages ist bei der Nutzung von Wasserstoff oder eines wasserstoffhaltigen Gemisches als Brenngas aufgrund der physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Flammengeschwindigkeit und der Flüchtigkeit, von Wasserstoff deutlich wahrscheinlicher.

[0020] Gemäß einem hier vorgeschlagenen Verfahren kann ein Flammenrückschlag durch ein (nahezu) gleichzeitiges oder unmittelbar zeitlich aufeinanderfolgendes Vorliegen von zwei Betriebszuständen festgestellt werden, nämlich a) einem Verlust (Nichterfassen) der Flamme und b) einer vorbestimmten (signifikanten) Signalveränderung, insbesondere eines Ab- oder Einbruchs, eines (Überwachungs-)Signals, das einen Rückschluss auf den dem Brenner zugeführten Massestrom Verbrennungsluft, Brenngas oder Verbrennungsgemisch ermöglicht.

[0021] So tritt in der Regel mit einem Flammenrückschlag ein Flammenverlust auf, also ein Erlöschen der Flamme am Brenner. Ein Flammenverlust allein kann eine Vielzahl anderer Ursachen haben, wie Fehler in der Gaszuführung, ein zumindest teilweise blockierter Abgasweg oder dergleichen.

[0022] Gemäß einer Ausgestaltung kann der Flammenverlust (Zustand a))mittels der Flammenüberwachung des Heizgerätes, insbesondere an einer Signalveränderung -abbruch oder -sprung eines ermittelten Sensorwertes der Flammenüberwachung, festgestellt werden.

[0023] Der Zustand b), nämlich eine signifikante Signalveränderung oder gar ein Abbruch eines Signals, das einen Rückschluss auf den dem Brenner zugeführten Massestrom Verbrennungsluft, Brenngas oder Verbrennungsgemisch ermöglicht, kann durch ein Erfassen von Signalen entsprechender Sensoren oder Bauteile festgestellt werden. Wann eine Signalveränderung "signifikant" ist, kann mittels Versuchen und/oder Beobachtungen bei dem Heizgerät ermittelt und ggf. in einem Datenspeicher als Referenz abgelegt worden sein. Bei einer als Gebläse ausgebildeten Fördereinrichtung kann dies insbesondere eine Drehzahl des Gebläses sein. Häufig liegt diese Information für Regelungsprozesse des Heizgerätes ohnehin vor. Gleichfalls kann auch ein Steuersignal eines Reglers der Fördereinrichtung herangezogen werden. Der Regler kann dabei beispielsweise ein Drehzahlregler sein und das Steuersignal ein pulsweitenmoduliertes (PWM-) Signal sein.

[0024] Alternativ oder kumulativ können auch Signale eines Massestromsensors im Gemischkanal, einer Zuführung Verbrennungsluft und/ oder einer Gaszuführung zum Erfassen des Zustandes b) genutzt werden. In diesem Zusammenhang wird angemerkt, dass auch ein Volumenstrom herangezogen werden kann und in Kenntnis der Dichte des jeweiligen Mediums und der Temperatur einfach in einen Massestrom überführbar ist.

[0025] Die vorbestimmte Signaländerung oder der Signalabbruch bezeichnet eine sprunghafte Änderung des Signals, also ein sprunghaftes Ansteigen oder Absinken des Signals. Sprunghaft kann in diesem Zusammenhang eine Signaländerung um mindestens 10 % [Prozent] oder insbesondere mindestens 20%, 30% oder 40% sein. Die Signaländerung kann dabei in einem kurzen Zeitraum erfolgen, zu Beispiel innerhalb einer Sekunde, insbesondere jedoch innerhalb einer halben oder viertel Sekunde.

[0026] Bei einem Signal, das die Drehzahl der Fördereinrichtung angibt, kann als Signalabbruch ein sprunghaftes Absinken aufgrund des mit dem Flammenrückschlag einhergehenden Druckstoßes auf der Druckseite der Fördereinrichtung, auftreten. Bei einem Signal eines Massestromsensors im Gemischkanal, einer Zuführung Verbrennungsluft und/ oder einer Gaszuführung ist ein analoges Verhalten zu erwarten. Bei einem Steuersignal der Fördereinrichtung ist aufgrund eines Flammenrückschlages ein sprunghaftes Ansteigen des Signals zu erwarten, da eine Drehzahlregelung bei einem Absinken der Drehzahl (aufgrund des Flammenrückschlages) das Steuersignal erhöhen wird, um dem Absinken der Drehzahl entgegenzuwirken.

[0027] Der Zustand b) kann auch durch andere Umstände bei einem Heizgerät eintreten, beispielhaft ein durch starken Wind verursachter Druckstoß im Ausgang der Abgasanlage oder im Eingang der Ansaugung (Zuführung) der Verbrennungsluft. Ein gleichzeitiges Auftreten des Zustandes b) in Verbindung mit einem Flammenverlust (Zustand a)) kann jedoch eine sichere Indikation für einen Flammenrückschlag sein.

[0028] Gemäß einer Ausgestaltung kann bei einem Feststellen eines Flammenrückschlages das Heizgerät außer Betrieb genommen werden, um verbundene Sicherheitsrisiken zu meiden. Zudem kann das Heizgerät in einen Fehlerzustand verbracht werden, der nur von einer fachkundigen Person, beispielsweise einem Service-Techniker beendet werden. Vorteilhaft kann so eine Überprüfung des Heizgerätes auf, durch den Flammenrückschlag verursachte, Schäden vor einer erneuten Inbetriebnahme sichergestellt werden.

[0029] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann eine Information über einen festgestellten Flammenrückschlag über eine Anzeigeeinrichtung angezeigt und/ oder ein Netzwerk, insbesondere dem Internet, zum Abruf bereitgestellt und/ oder als Nachricht versandt werden. Beispielsweise kann die Information auf einem Appliance Interface des Heizgerätes oder auch auf einem Netzwerkspeicher (Cloud) zum Abruf bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann so beispielsweise einem Nutzer/ Betreiber des Heizgerätes und/ oder einem Fachbetrieb eine Information über einen im Rahmen der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens durch eine Nachricht übermittelt werden und der Fachbetrieb kann einen Termin zur Wartung und/ oder Reparatur entsprechend planen und durchführen. Insbesondere kann so eine schnelle Beendigung eines Fehlerzustandes des Heizgerätes herbeigeführt werden.

[0030] Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Regel- und Steuergerät für ein Heizgerät vorgeschlagen, eingerichtet zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Das Regel- und Steuergerät kann hierzu beispielsweise einen Prozessor aufweisen, und/ oder über diesen verfügen. In diesem Zusammenhang kann der Prozessor beispielsweise das auf einem Speicher (des Regel- und Steuergeräts) hinterlegte Verfahren ausführen. Das Regel- und Steuergerät kann hierfür insbesondere mit einer Fördereinrichtung und einer Flammenüberwachung elektrisch verbunden sein.

[0031] Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Heizgerät vorgeschlagen, aufweisend ein hier vorgeschlagenes Regel- und Steuergerät. Bei dem Heizgerät kann es sich um ein Gasheizgerät, insbesondere um ein wasserstoffbetriebenes Gasheizgerät, handeln. Das Gasheizgerät kann einen Brenner und eine Fördereinrichtung aufweisen, mit der ein Gemisch aus Brennstoff (Wasserstoff) und Verbrennungsluft dem Brenner zugeführt werden kann. Das Heizgerät kann zudem eine Flammenüberwachung aufweisen, die einen Verlust der Flamme am Brenner des Heizgerätes feststellen kann.

[0032] Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches zur (zumindest teilweisen) Durchführung eines hier vorgestellten Verfahrens eingerichtet ist. Dies betrifft mit anderen Worten insbesondere ein Computerprogramm (-produkt), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer, diesen veranlassen, ein hier vorgeschlagenes Verfahren auszuführen. Das Computerprogramm kann insbesondere auf einem Regel- und Steuergerät des Heizgerätes durchgeführt werden.

[0033] Nach einem weiteren Aspekt wird auch ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.

[0034] Regelmäßig handelt es sich bei dem maschinenlesbaren Speichermedium um einen computerlesbaren Datenträger.

[0035] Die im Zusammenhang mit dem Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Computerprogramm, dem Regel- und Steuergerät und dem Heizgerät auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.

[0036] Hier werden somit ein Verfahren zum Feststellen eines Flammenrückschlages bei einem Heizgerät; ein Regel- und Steuergerät, ein Heizgerät und ein Computerprogramm angegeben, welche die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise lösen. Insbesondere tragen das Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, das Computerprogramm, das Regel- und Steuergerät, das Heizgerät sowie die Verwendung zumindest dazu bei, einen Flammenrückschlag bei einem Heizgerät eindeutig festzustellen und gegebenenfalls notwendige Maßnahmen einzuleiten. Weiter vorteilhaft ist ein hier vorgeschlagenes Verfahren vollständig computerimplementiert durchführbar und erfordert in der Regel keine baulichen Änderungen gegenüber einem Heizgerät nach dem Stand der Technik.

[0037] Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1: ein hier vorgeschlagenes Heizgerät, und

Fig. 2: einen Brenner während des Auftretens eines Flammenrückschlages, und

Fig. 3: einen Parameterverlauf, der bei Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens auftreten kann.

[0038] Fig. 1 zeigt beispielhaft und schematisch ein hier vorgeschlagenes Heizgerät 1. Dieses kann einen in einer Brennkammer 8 angeordneten Brenner 3 umfassen. Über eine Zuführung Verbrennungsluft 4, in der ein Massenstromsensor 12 angeordnet sein kann, kann Verbrennungsluft durch eine Fördereinrichtung 2, insbesondere als Gebläse ausgebildet, angesaugt werden. Die Fördereinrichtung 2 kann mit einem Drehzahlregler 6 verbunden sein, der mittels eines pulsweitenmodulierten (PWM-) Signals eine Drehzahl n der Fördereinrichtung regeln kann. Ein Gasventil 5 kann dem angesaugten Luftmassenstrom Verbrennungsluft Brenngas aus einer Gaszuführung 14 zusetzen und ein Sicherheitsventil sowie ein Gasregelventil zur Steuerung des zuzusetzenden Massestromes Brenngas umfassen. Das erzeugte Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft kann über einen Gemischkanal 11 zum Brenner 3 strömen. Der Brenner 3 kann eine Zylinderform aufweisen, die mit einer Grundfläche an einer Brennertür 15 derart befestigt sein kann, dass Verbrennungsgemisch aus dem Gemischkanal in den Brenner 3 strömen kann. Die Verbrennungsprodukte können nach der Verbrennung über ein Abgasrohr 9 des Heizgerätes und eine Abgasanlage 10 nach Außen abgeleitet werden.

[0039] Das hier vorgeschlagenen Heizgerät 1 kann insbesondere zur Verbrennung von Wasserstoff eingerichtet sein. Zudem kann das Heizgerät 1 an/ bzw. in der Brennertür 15 eine Flammenüberwachung 13 aufweisen, die hier als Sensor für von der Flamme emittierte UV-(Ultraviolett-) Strahlung ausgebildet sein kann.

[0040] Ein Regel- und Steuergerät 7 kann zur Regelung des Heizgerätes 1 eingerichtet sein. Hierfür kann dieses beispielsweise mit dem Drehzahlregler 6, der Fördereinrichtung 2, dem Gasventil 5, der Flammenüberwachung 13 und einem Netzwerk 16 (Internet) elektrisch verbunden sein.

[0041] Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Brenners 3 während des Auftretens eines Flammenrückschlages. Der Brenner 3 kann eine Zylinderform aufweisen mit einem außen angeordneten Lochblech 23 und einem Brennerhohlraum 22, in dem eine Flammensperre 17 angeordnet sein kann, die ein Durchschlagen einer regulären Flamme von außerhalb des Lochbleches 23 in den Brennerhohlraum 22 und weiter in den Gemischkanal 11 verhindern soll. Insbesondere nach langer Nutzungsdauer kann die Flammensperre 11 jedoch eine Fehlstelle 19 aufweisen, in der ein Durchtritt der Flamme möglich ist.

[0042] So kann eine lokale Überhitzung 18 des Lochbleches 23 das Gemisch aus Brenngas und Verbrennungsluft zwischen Lochblech 23 und Flammensperre 17 entzünden und die Flamme kann durch die Fehlstelle 19 weiter in den Brennerhohlraum 22 und den Gemischkanal 11 vordringen und dort zu einem Flammenrückschlag 20 führen.

[0043] Fig. 3 zeigt beispielhaft und schematisch einen Parameterverlauf einer Drehzahl n der Fördereinrichtung 2 als Signal 27, das einen Rückschluss auf den dem Brenner 3 zugeführten Massestrom Verbrennungsluft, Brenngas oder Verbrennungsgemisch, ermöglicht, in Abhängigkeit der Zeit t. Wird im Rahmen der Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens durch die Flammenüberwachung 13 ein Flammenverlust, also ein Erlöschen der regulären Flamme am Brenner 3, und somit ein Erfassen des Zustandes a) festgestellt, kann der Zustand b) beispielsweise am Signal 27 der Drehzahl n der Fördereinrichtung 2, erfasst werden. Bei einer Signalveränderung 21 kann die Drehzahl n von einer ersten Drehzahl 24, die dem aktuellen Betriebspunkt des Heizgerätes 1 entsprechen kann, innerhalb eines kurzen Zeitraumes 25 von einer viertel Sekunde auf eine zweite Drehzahl 26 absinken. Anschließend kann die Drehzahl n wieder auf die erste Drehzahl 24 ansteigen.
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter ("erste", "zweite", ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann ("mindestens ein"), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Bezugszeichenliste

[0044] 

1

Heizgerät

2

Fördereinrichtung

3

Brenner

4

Zuführung Verbrennungsluft

5

Gasventil

6

Drehzahlregler

7

Regel- und Steuergerät

8

Brennkammer

9

Abgasrohr

10

Abgasanlage

11

Gemischkanal

12

Massenstromsensor

13

Flammenüberwachung

14

Gaszuführung

15

Brennertür

16

Netzwerk

17

Flammensperre

18

Überhitzung

19

Fehlstelle

20

Flammenrückschlag

21

Signalveränderung

22

Brennerhohlraum

23

Lochblech

24

erste Drehzahl

25

Zeitraum

26

zweite Drehzahl

27

Signal

Ansprüche

1. Verfahren zum Feststellen eines Flammenrückschlages (20) bei einem Heizgerät (1), umfassend eine Fördereinrichtung (2) zum Fördern eines Verbrennungsgemisches aus Brenngas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (3), wobei auf einen Flammenrückschlag (20) geschlossen wird, wenn gleichzeitig oder in kurzer zeitlicher Abfolge folgende Zustände erfasst werden:

a) ein Flammenverlust am Brenner (3), und

b) eine vorbestimmte Signalveränderung (21) eines Signals (27), das einen Rückschluss auf den dem Brenner (3) zugeführten Massestrom Verbrennungsluft, Brenngas oder Verbrennungsgemisch ermöglicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zustand b) anhand eines Signals (27) des Heizgerätes (1) ausgewählt aus:

- Drehzahl n einer als Gebläse ausgebildeten Fördereinrichtung (2);

- Steuersignal der Fördereinrichtung (2);

- Signal eines Massestromsensors in einer Zuführung Verbrennungsluft, Brenngaszuführung oder einem Gemischkanal des Heizgerätes (1),
erfasst wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Zustand b) mittels einer Flammenüberwachung (13) des Heizgerätes (1) festgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Flammenüberwachung (13) einen optischen Sensor, eine Einrichtung zur Messung eines lonisationsstromes der Flamme und/ oder einen thermischen Sensor aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei einem Feststellen eines Flammenrückschlages (20) das Heizgerät (1) außer Betrieb genommen wird und/ oder das Heizgerät (1) in einen Fehlerzustand verbracht wird, in dem das Heizgerät (1) nur von einer fachkundigen Person in Betrieb genommen werden kann.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei einem Feststellen eines Flammenrückschlages (20) eine Information hierzu an einer Anzeigeeinrichtung und/ oder über ein Netzwerk (16) zum Abruf bereitgestellt oder als Nachricht versandt wird.

7. Regel- und Steuergerät (7) eines Heizgerätes (1) eingerichtet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.

8. Heizgerät (1), umfassend eine Fördereinrichtung (2), eine Flammenüberwachung (13), einen Brenner (3) sowie Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführen.

9. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Heizgerät (1) nach Anspruch 8 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt.

Zeichnung