Gasbrenner

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner mit einer Steuereinrichtung (ST) und einem von dieser gesteuerten Aktor (A) zum Zuführen einer Brenngasmenge oder Regulieren eines Gas-Luftverhältnisses, die einer Verbrennungsluftmenge zugeordnet wird, und mit einer Lambdasonde (λ). Ein günstiger Brennbetrieb wird dadurch auf lange Zeit sichergestellt, dass die Steuereinrichtung (ST) ein Zeitglied (ZG) und/oder einen Sensor (S) für einen abnormalen Zustand aufweist, mit dem oder denen Ansteuerphasen zum Betrieb der Lambdasonde (λ) vorgegeben oder auslösbar sind, und dass die Lambdasonde (λ) in deren Betriebspausen, die um ein Vielfaches länger sind als die Betriebszeiten, in einen Wartezustand geschaltet oder vollständig ausgeschaltet ist (Fig.).

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner mit einer Steuereinrichtung und einem von dieser gesteuerten Aktor zum Zuführen einer Brenngasmenge oder Regulieren eines Gas-Luftverhältnisses, die einer Verbrennungsluftmenge zugeordnet wird, und mit einer Lambdasonde.

[0002] Bei derzeit bekannten Brennern wird z.B. über eine pneumatische Verbundsteuerung eine Brenngasmenge einer Verbrennungsluftmenge zugeordnet. Die Masseänderung der Luftmenge infolge von Temperaturänderungen wird durch Temperatur kompensierte Luftstromerfassungseinrichtungen ausgeglichen. Eine Veränderung der Gasqualität gegenüber der Qualität bei der Geräteeinstellung wird nicht erkannt. Veränderungen der Gasqualität treten z.B. zwischen verschiedenen Versorgungsgebieten und bei Spitzenlasteinspeisungen zeitlich auch innerhalb eines Versorgungsgebietes auf. In dem Gerät werden Abweichungen der Steuereinrichtung über die Lebensdauer z.B. durch Alterung oder Verschmutzung nicht erkannt. Der Gasbrenner kann dabei an den Rand seiner zulässigen λ-Betriebsbandbreite, die z.B. zwischen 1,2 und 1,3 liegt, und gelegentlich auch darüber hinaus geraten. Um einen ausreichend sicheren Betrieb zu gewährleisten, sind hohe Anforderungen an Genauigkeit und Konstanz der Fertigung nötig.

[0003] Es sind auch Gasbrenner mit einer Lambdasonde zur Regelung ähnlich den in einem Kraftfahrzeug eingesetzten Sonden bekannt. Dabei wird während des gesamten Brennerbetriebes das Abgas sensiert und ein Gasstellglied entsprechend angesteuert. Die Lebensdauer von Lambdasonden reicht für die Betriebsdauer von Brennern in Gasgeräten bei weitem nicht aus.

[0004] In der DE 195 02901 A1 ist eine Lambdaregelung auf der Basis von Schwankungen eines erfassten lonisationsstroms vorgeschlagen.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasbrenner der eingangs genannten Art bereit zu stellen, bei dem auf lange Sicht mit wenig Aufwand ein zuverlässiger Brennbetrieb gewährleistet ist.

[0006] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung ein Zeitglied und/oder einen Sensor für einen abnormalen Zustand aufweist, mit dem oder denen Ansteuerphasen zum Betrieb der Lambdasonde vorgegeben oder auslösbar sind, und dass die Lambdasonde in deren Betriebspausen, die um ein Vielfaches länger sind als die Betriebszeiten, in einen Wartezustand geschaltet oder vollständig ausgeschaltet ist.

[0007] Mit diesen Maßnahmen wird die Lambdasonde nur gelegentlich während eines Brennbetriebs, z.B. einmal täglich zu der vorgegebenen Zeit aktiviert, wobei das Zeitglied programmierbar sein kann, um unter jeweiligen Bedingungen unterschiedliche Zeitpunkte und Zeitdauern wählen zu können. Durch Auswertung der Sensorsignale wird auch eine ereignisabhängige Steuerung ermöglicht, wobei das Ereignis z.B. eine Störung ist. Werden von der in Betrieb gesetzten Lambdasonde Abweichungen von einem Sollwert festgestellt, kann z.B. ein vorhandener pneumatischer Verbundregler über einen dort angebrachten Aktor nachjustiert werden. Dabei ist die Ansteuerung der Lambdasonde vorzugsweise so ausgebildet, dass dann, wenn die Brennphase zu kurz ist, die Lambdasonde in Betrieb (aktiv) bleibt, bis die Justierung erfolgt ist.

[0008] Weiterhin ist die Steuereinrichtung vorzugsweise so ausgebildet, dass dann, wenn sich während eines nicht überwachten Zeitraumes die Gasqualität so stark verändert hat, dass ein Zünden des Brenners scheitert, eine Steuerlogik den pneumatischen Verbundregler in Richtung "fettes Gemisch" verstellt, eine Startwiederholung bewirkt und den Gasbrenner wieder so justiert, dass er bei seinem Optimum arbeitet. Ein Betrieb des Gasbrenners in einer günstigen engen λ-Betriebsbandbreite wird auf diese Weise auf lange Sicht zuverlässig gewährleistet, wobei auch eine lange Lebensdauer der Lambdasonde sichergestellt ist. Geeignete Steuereigenschaften können leicht programmiert werden, wenn die Steuereinrichtung einen Mikrocontroller aufweist.

[0009] Die Steuerung kann dabei z.B. so ausgebildet sein, dass mit dem Zeitglied höchstens vier Ansteuerphasen pro Tag vorgegeben sind, die jeweils kürzer als eine Stunde sind, wobei z.B. in vielen Fällen eine Ansteuerphase pro Tag günstig ist. Der Zeitpunkt der Ansteuerphase ist dabei natürlich so gewählt, dass sie mit dem Betrieb des Brenners zusammenfällt. Dies ist durch entsprechende Programmierung der Steuereinrichtung leicht zu verwirklichen.

[0010] Die Steuerung ist vorteilhaft so ausgelegt, dass die Lambdasonde im Wartezustand (Stand-by-Zustand) bei einer Temperatur von z.B. etwa 100° C gehalten ist und die Betriebstemperatur von einigen hundert Grad C nur während ihrer Betriebszeiten aufgeschaltet ist. Aus dem Wartezustand kann die Lambdasonde relativ schnell in ihren Betriebszustand übergeführt werden, während sie insbesondere in längeren Betriebspausen bzw. bei abgeschaltetem Brenner vorteilhafterweise völlig abgeschaltet ist. Mit der Steuerung kann auch eine günstige zeitliche Aufteilung der vollständigen Abschaltung der Lambdasonde, des Wartezustandes und des Betriebszustandes programmiert werden.

[0011] Eine weitere vorteilhafte Auslegung besteht darin, dass die Betriebsabstände und Betriebsdauern der Lambdasonde so abgestimmt sind, dass ihre Lebensdauer statistisch der Lebensdauer des Gasbrenners entspricht.

[0012] Da die Lambdasonde mit der zugehörigen Steuereinrichtung in relativ großen Zeitabständen und kurzen Zeitdauern während des Brennerbetriebs aktiviert wird, erreicht sie eine hohe Lebensdauer bis hin zur Gerätelebensdauer. Dabei ist gewährleistet, dass die Brenner im günstigsten λ-Bereich arbeiten, wodurch niedrigste Schadstoff-emissionen, lange Lebensdauer und robuster Betrieb des Brenners erreicht werden.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

[0014] Die Fig. zeigt einen Gasbrenner mit einem Wärmetauscher WT, über dem eine Lambdasonde λ angeordnet ist. Dem Gasbrenner wird ein Brenngas G über einen pneumatischen Verbundregler mit einem Aktor A zugeführt, wobei die Brenngasmenge einer Verbrennungsluftmenge zugeordnet wird. Der Aktor A wird mittels einer Steuereinrichtung ST vorteilhafterweise unter Ausführung eines Regelungsvorganges RV angesteuert. Signale der Lambdasonde λ werden von der Steuereinrichtung ST zur Ansteuerung bzw. Nachjustierung des Verbundreglers ausgewertet. Die Lambdasonde λ wird lediglich während relativ kurzer Ansteuerphasen in Betrieb gesetzt, die mittels eines in der Steuereinrichtung ST vorgegebenen Zeitglieds ZG oder ereignisgesteuert auf der Grundlage von Signalen eines Sensors S bestimmt werden. Die Steuereinrichtung ST ist zu diesem Zweck vorzugsweise programmierbar und weist einen dazu geeigneten Mikrocontroller auf.

Ansprüche

1. Gasbrenner mit einer Steuereinrichtung (ST) und einem von dieser gesteuerten Aktor (A) zum Zuführen einer Brenngasmenge oder Regulieren eines Gas-Luftverhältnisses, die einer Verbrennungsluftmenge zugeordnet wird, und mit einer Lambdasonde (λ),
dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuereinrichtung (ST) ein Zeitglied (ZG) und/oder einen Sensor (S) für einen abnormalen Zustand aufweist, mit dem oder denen Ansteuerphasen zum Betrieb der Lambdasonde (λ) vorgegeben oder auslösbar sind, und

dass die Lambdasonde (λ) in deren Betriebspausen, die um ein Vielfaches länger sind als die Betriebszeiten, in einen Wartezustand geschaltet oder vollständig ausgeschaltet ist.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass mit dem Zeitglied (ZG) höchstens vier Ansteuerphasen pro Tag vorgegeben sind, die jeweils kürzer als eine Stunde sind.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lambdasonde (λ) im Wartezustand bei einer Temperatur von etwa 100° C gehalten ist und die Betriebstemperatur von einigen hundert Grad C nur während der Betriebszeiten aufgeschaltet ist.

4. Gasbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Betriebsabstände und Betriebsdauern der Lambdasonde (λ) so abgestimmt sind, dass ihre Lebensdauer statistisch der Lebensdauer des Gasbrenners entspricht.

Zeichnung