DE4121987C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoff-Luftverhältnisses in der Brenngaszuführung eines Strahlungsbrenners - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoff-Luftverhältnisses in der Brenngaszuführung eines StrahlungsbrennersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Einstellen des Verhältnisses von einem gasförmigen
Brennstoff und Verbrennungsluft in einem Brennstoff-/
Luftgemisch nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
bzw. 3.
Zur Überwachung der Flamme eines Flammenbrenners, also nicht
eines Strahlungsbrenners, ist es bekannt (DE 27 22 318 A1), die
von der Flamme stammende Strahlung in einem Zerhacker mit
hoher Frequenz zu modulieren und dann mit Hilfe eines spektroskopischen
Gitters in zwei unterschiedliche Wellenlängen
im Infrarotbereich aufzuteilen und das Verhältnis zwischen
den beiden Meßwerten zu bilden, das dann zur Einstellung des
Brennstoff-/Luftverhältnisses dient. Bei Temperaturstrahlungsdetektoren
zur Flammenüberwachung (DE 27 36 417 C2 und
DE 27 37 089 C2) ist es auch bekannt, wiederum zwei Meßsignale
entsprechend zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen
der Strahlung zu erzeugen, aus beiden Signalen das Differenzsignal
zu bilden und dieses mit einem Referenzsignal
zu vergleichen. Alle diese Verfahren beruhen darauf, ganz
bestimmte Wellenlängen der Flamme zu erfassen und auszuwerten,
was zu recht aufwendigen Anordnungen führt.
Unter idealen Bedingungen würde ein Strahlungsbrenner mit
der höchsten thermischen Effizienz und der niedrigsten
Produktion von nicht-erwünschten Emissionen verbrennen,
wenn das dem Brenner zugeführte Brennstoff/Luftgemisch eine
stöchiometrische Mischung von Gas und Luft ist, d. h.,
wenn die zugeführte Luftmenge exakt ausreicht, den zuge
führten Brennstoff vollkommen zu oxidieren. Wenn je
doch das Verhältnis von Brennstoff zu Luft über den
stöchiometrischen Wert ansteigt oder die Mischung zu
brennstoffreich wird, wird unverbrannter Brennstoff und
Kohlenmonoxid in den von dem Brenner gebildeten Verbren
nungsgasen vorliegen.
Unter aktuellen Betriebsbedingungen können, falls ein
Strahlungsbrenner so ausgestattet wurde, daß er mit dem
stöchiometrischen Verhältnis exakt arbeitet, Konstruk
tions- oder Herstellungsmängel sowie transiente oder
chronische Abweichungen von dem stöchiometrischen Ver
hältnis zu der brennstoffreichen Bedingung, entweder all
gemein oder lokal an der Brennoberfläche, dazu führen, daß
nicht erwünschte und gefährliche Emissionen von dem Bren
ner produziert werden. Es ist deshalb allgemeine Konstruk
tions- und Betriebspraxis, Strahlungsbrenner mit einem
Brennstoff-Luftgemisch zu betreiben, das einen gewissen
Betrag eines Luftüberschusses aufweist, d. h. das brennbare
Gas ist ein Magerbrennstoff oder das Brennstoff-Luftver
hältnis liegt unterhalb des stöchiometrischen Verhältnis
ses. Der Betrieb unter einer Luftüberschußbedingung hilft
sicherzustellen, daß der gesamte Brennstoff verbrannt wird
und keine gefährlichen Verbrennungsprodukte gebildet wer
den. Der optimale Betrag an Luftüberschuß, der in einer
bestimmten Brennereinrichtung notwendig ist, hängt von ei
ner Reihe von Faktoren ab, z. B. von der Konstruktion und
der Geometrie des Brenners, seiner Umlagerung sowie von
dem Typ und der Zusammensetzung des Brennstoffes, der ver
brannt wird. Im allgemeinen wird der typische Strahlungs
brenner dann nicht erwünschte Verbrennungscharakteristika
zeigen, wenn der Luftüberschuß unter 5 bis 10% absinkt.
Solche Brenneranordnungen werden im allgemeinen für einen
Überschuß im Bereich von 15 bis 30% konstruiert. Ein Be
trieb mit Luftüberschuß-Prozentsätzen, die größer sind als
der Optimumsbereich, führt zu einer Senkung der Brenner
leistung, einem Verlust an Effizienz oder zu einem Erlö
schen.
Obwohl es möglich ist, das Strömungsverhältnis von Brenn
stoff und Luft, das einem Brenner zugeführt wird, direkt
zu messen und einer oder beide Ströme zu regulieren, um
ein Brennstoff/Luftgemisch herzustellen, das optimal ist,
würde solch ein Detektions- und Steuersystem sehr komplex
und für viele Anwendungen untragbar teuer sein. Die Kon
struktionen von einigen Brenneranwendungen beinhalten
Druckschalter zur Bestimmung der Rate des Luftstroms, aber
solche Schalter sind nur fähig, Bruttoabweichungen von dem
optimalen Luftüberschußwert zu bestimmen, wobei eine
Steuerung des Luftüberschußprozentsatzes nicht möglich
ist. Andere Konstruktionen verwenden Sensoren, die die
Gegenwart und die Konzentration von Bestandteilen der
Rauchgase, z. B. Sauerstoff, die den Brenner verlassen, an
zeigen. Solche Konstruktionen unterliegen jedoch Sensor
beschädigungen und können unzuverlässig und ungenau sein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein ökono
misches, genaues und zuverlässiges Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, das
automatisch sicherstellt, daß einem Strahlungsbrenner ein
Brennstoff/Luftgemisch zugeführt wird, das den optimalen Betrag an
Luftüberschuß enthält.
Diese Aufgabe wird gelöst, durch die Merkmale des Verfah
rens nach Patentanspruch 1 sowie durch die Merkmale der
Vorrichtung nach Patentanspruch 3.
Die Erfindung offenbart ein neues Verfahren und Vorrich
tung für die automatische Erfassung der Leistung eines
Strahlungsbrenners und für die Steuerung des Verhältnisses
von Brenngas zu Luft in dem brennbaren, dem Brenner zuge
führten Gemisch, so daß dieses am oder nahe am Opti
mumswert des Luftüberschusses gehalten wird.
Es ist allgemein bekannt, daß in Betrieb befindliche
Strahlungsbrenner Strahlung im oberen Ultraviolett, sicht
baren und nahen Infrarotspektrum emittieren. Die Intensi
tät dieser Strahlung variiert mit dem Prozentsatz des
Luftüberschusses in der Brenngaszuführung. Die Variation
ist nicht linear, wobei ein Peak nahe dem stöchiometri
schen Verhältnis auftritt. Da eine direkte Messung des
Verhältnisses von Brennstoff und Luft in dem Gemisch,
das Brennern in Heizvorrichtungen zugeführt wird, für
allgemeine Wohn- und kommerzielle Anwendungen nicht prak
tikabel und unverhältnismäßig teuer ist, verwendet vor
teilhafterweise die vorliegende Erfindung die Beziehung
zwischen der Brennerstrahlungsintensität und dem Brenn
stoff-Luftverhältnis, in dem die Intensität als indirekter
Wert benutzt wird für den Luftüberschuß in dem
Brenngas, welches dem Brenner zugeführt wird.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei der Vorrichtung
nach der Erfindung wird die Intensität der Strahlung, die
von dem Brenner emittiert wird, wenn das dem Brenner zuge
führte, brennbare Gas den gewünschten Betrag an Luftüber
schuß enthält, experimentell durch Messung der Intensität
bestimmt, die auftritt, wenn der Brenner ein Gemisch
erhält, welches das gewünschte Verhältnis von gas
förmigem Brennstoff und Luft enthält. Dann wird im Betrieb,
bei Einhaltung eines vorgegebenen Wertes für die Strömungs
geschwindigkeit der Brennstoffzuführung, die Verbrennungs
luft-Strömungsgeschwindigkeit eingestellt zur Erreichung
und Aufrechterhaltung der vom Brenner abgestrahlten Inten
sität auf einen Wert, welcher der experimentell bestimmten
Intensität entspricht, wodurch der gewünschte Betrag an
Luftüberschuß in dem dem Brenner zugeführten Brenn
gas erreicht und gehalten wird.
Die Erfindung umfaßt auch einen Sensor mit einer Ausgabe, die
sich mit der vom Sensor erfaßten Intensität verändert,
eine Steuervorrichtung, ein Motorsteuergerät für die
variable Luftgeschwindigkeitszuführung, einen Motor sowie
ein Gebläse oder einen Verdichter. Da die Sensitivität der
allgemein erhältlichen Sensoren mit zunehmendem Alter
variiert, umfaßt die Erfindung ferner eine Kalibrierungs
strahlungsquelle zur Kompensation der zeitlichen Variation
der Sensorsensitivität.
Bei jedem Startvorgang
wird ein Startprogramm durchgeführt, wel
ches den Steuerparameter ableitet, der notwendig für die
Steuervorrichtung ist, um die Sensorausgabe korrekt zur
Steuerung der Gebläse- oder Verdichterdrehzahl zu
benutzen. Die Steuervorrichtung kann auch so programmiert
sein, daß das Kalibrierungsprogramm in periodischen Zeit
räumen durchgeführt wird, z. B. täglich bei einem konti
nuierlichen Betrieb. Die Vorrichtung der Erfindung kann
ferner als Sicherheitsvorrichtung fungieren und somit si
cherungsrelevante Komponenten, die allgemein in Heizvor
richtungen verwendet werden, ergänzen oder ersetzen.
Die Erfindung ist geeignet für die Verwendung von allge
mein in Heizvorrichtungen benutzten Regelventilen für die
konstante Zuführung von Brennstoff sowie für eine steuer
bare, variable Verbrennungsluftzuführung zu der Vorrich
tung, z. B. ein variables Geschwindigkeitsansaug- oder
Druckluftgebläse oder einen Verdichter. Die Erfindung kann
bei geeigneten Modifikationen auch mit Brennstoffregel
ventilen arbeiten, die von einem anderen Typ sind als der
konstante Zuführungstyp.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an
hand von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Heizvor
richtung, die eine Vorrichtung nach der Erfindung
verwendet.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Strahlungsintensität, die
von einem Strahlungsbrenner emittiert wird, der ein
Gemisch aus Methan und Luft
verbrennt, als Funktion des Brenn
stoff-Luftverhältnisses, ausgedrückt als Prozent
satz Luftüberschuß, in dem zugeführten Brenn
gas.
Fig. 1 zeigt die Komponenten und Verbindungen der vorlie
genden Vorrichtung. Eine Heizvorrichtung 11, z. B. ein Ofen
oder ein Wassererhitzer, hat eine Verbrennungskammer 12,
in der ein Strahlungsbrenner 13 angeordnet ist. Brenngas
wird über die Brennstoffleitung 41 und über ein eine kon
stante Strömung einstellendes Ventil 42 der Vorrichtung
zugeführt. Luft wird eingelassen und in dem Luftbehälter
43 mit dem Brenngas gemischt, um ein Gemisch zu
bilden, das dann über die Brenngasleitung 44 den Brenner
13 passiert. Das Gemisch wird in und durch den Bren
ner 13 gebildet und die Rauchgase, die die vom Brenner 13
gebildeten Verbrennungsprodukte enthalten, werden von der
Verbrennungskammer 12 durch das Ansauggebläse 21 abgezo
gen, wobei das Gebläse 21 von einem drehzahlvariablen
Motor 22, der ein Motorsteuergerät 23 aufweist, an
getrieben wird. Ein in der Wand der Verbrennungskammer 12
angeordnetes Fenster 14 erlaubt die Betrachtung der Ober
fläche des Brenners 13 von außerhalb der Verbrennungskam
mer 12. Ein Lichtleiterkabel 34 überführt die von dem
Brenner 13 emittierte Strahlung von dem Fenster 14 zu ei
nem Sensor 31, wodurch der Sensor 31 nicht in direkter
Sichtlinie zu dem Fenster 14 angebracht werden muß, so daß
die Möglichkeit reduziert wird, daß Staub oder sonstige
Fremdkörper die Strahlungsübertragung von dem Fenster
14 zu dem Sensor 31 stört. Der Sensor 31 ist sensitiv für
Strahlung im oberen Ultraviolett, sichtbaren oder nahem
Infrarotbereich und liefert ein Sginal, das mit der In
tensität der vom Brenner 13 emittierten Strahlung variiert.
Das Fenster 14 und das Lichtleiterkabel 34 sind aus einem
Material gefertigt, das eine optimale Transmission der
Strahlung in dem ausgewählten Spektrum gewährleistet. Die
Ausgabe des Sensors 31 wird der Steuervorrichtung 32 zuge
führt, die einen Mikroprozessor enthält, der die Berech
nungen und Steuerfunktionen durchführt, die notwendig sind,
um den Luftüberschuß auf den gewünschten Prozentsatz ein
zustellen und aufrechtzuerhalten. Eine Ausgabe der Steuer
vorrichtung 31 stellt ein Steuersignal an das Motorsteuer
gerät 23 dar. Das Motorsteuergerät 23 steuert seinerseits
die Drehzahl des Motors 22 und somit das Ansaugge
bläse 21. Aufgrund des Regelventils 42 ist die Strömungs
geschwindigkeit des Gemisches konstant. Durch Variation
der Geschwindigkeit des Ansauggebläses 21 kann die Gesamt
strömungsgeschwindigkeit des brennbaren Gases durch den
Brenner 13 variiert werden. Wird die Brennstoff-Strömungs
geschwindigkeit konstant gehalten, führt ein Anwachsen der
Gesamtströmungsgeschwindigkeit zu einem Anstieg des rela
tiven Verhältnisses von Luft in dem Gemisch und so
mit kann der Betrag des Luftüberschusses in dem Gemisch
durch Steuerung der Geschwindigkeit des Ansauggebläses
21 kontrolliert werden.
Ein Lichtleiterkabel 35 überführt die Strahlung von einer
Kalibrierungsstrahlungsquelle 33 zu dem Sensor 31 und ist
aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie das
Lichtleiterkabel 34 hergestellt. Die Quelle 33 wird für
eine Systemkalibrierung benutzt und emittiert Strahlung in
dem Spektralbereich, für den der Sensor 31 sensitiv ist,
und ist von einem Typ, der zuverlässig und stabil über
einen längeren Zeitraum ist, z. B. eine Licht emittierende
Diode. Die Lichtleiterkabel 34 und 35 sind so bezüglich
des Sensors 31 angeordnet, daß der Sensor 31 Strahlung
aufnehmen kann, die durch beide Kabel geleitet wird. Eine
Abdeckblende 36 kann vorgesehen sein, um die
Übertragung der Strahlung von dem Brenner 13 zu blockieren,
wodurch eine Systemkalibrierung auch dann möglich ist,
wenn der Brenner 13 arbeitet.
Die in Fig. 2 dargestellte Kurve zeigt die Veränderung der
Intensität der von einem typischen Strahlungsbrenner emit
tierten Strahlung als eine Funktion des Brennstoff-Luft
verhältnisses, ausgedrückt als Prozentsatz Luftüberschuß,
in dem dem Brenner zugeführten, Brennstoff/Luftgemisch. Die Kurve
zeigt die Infrarotstrahlungsintensität und ist gültig für
ein Gemisch, das aus einer Mischung von Methan und
Luft besteht. Eine Kurve der Intensitätsveränderung für
den gleichen Brenner und die gleiche Brennstoffzuführung
würde für den oberen Ultraviolett oder sichtbaren Bereich
ähnlich sein. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, erreicht die
Strahlungsintensität einen Peak (bei Punkt A in der Figur)
nahe dem stöchiometrischen Verhältnis (wo der Luftüber
schußprozentsatz 0 ist). Es ist anzumerken, daß zwischen
den Punkten B und C im Bereich von 15 bis 30 Prozent Luft
überschuß die Kurve annähernd linear ist. Der Punkt D auf
der Kurve stellt die Position auf der Kurve dar, wo der
Luftüberschußprozentsatz optimal ist. Intensitäts/Luft
überschußkurven für Brenner, die andere gasförmige Brenn
stoffe verbrennen, sind etwas verschieden, zeigen jedoch
ähnlich Intensitätspeaks und eine Nicht-Linearität in dem
Kurvenbereich auf der positiven Luftüberschußseite des
Peaks.
Gemäß dem vorliegenden Verfahren muß eine Referenzstrah
lungsintensität aufgestellt werden. Die Referenzstrah
lungsintensität ist die Intensität der Strahlung, wie er
faßt von einem in der Vorrichtung benutzten Sensor, die
von einem in der Vorrichtung benutzten Strahlungsbrenner
emittiert wird, wenn der Brenner ein Referenzbrenngas ver
brennt, das den gewünschten Prozentsatz von gasförmigem
Brennstoff und Verbrennungsluft enthält. Dieser Prozent
satz wird dann allgemein vorliegen, wenn der Brenner am
Punkt D der Kurve von Fig. 2 betrieben wird, oder wenn der
Luftüberschuß im Bereich von 15 bis 30 Prozent liegt. Der
bekannte Brennstoff-Luftprozentsatz kann in einem Referenz
brenngas eingestellt werden unter Anwendung von Standard
verfahren und Einrichtungen. In Abhängigkeit von gezeigter
Wiederholbarkeit und Vertrauensfaktoren wie Herstellung
toleranzen und spezifischen Ausrüstungszuständen, kann
eine Etablierung einer Referenzstrahlungsintensität für
jedes Paar von spezifischem Brenner und Sensor erforder
lich sein sowie für jede Herstellungsserie von Brennern
und/oder Sensoren oder lediglich für jede Kombination von
Brenner- und/oder Sensorkonstruktionen.
Die Sensitivität von allgemein verfügbaren Sensoren kann
mit der Zeit variieren. Deshalb kann die Ausgabe eines ge
gebenen Sensors in Reaktion auf eine von einem bestimmten
Brenner emittierten Strahlung mit dem Sensoralter vari
ieren, sogar dann, wenn die Zusammensetzung des von dem
Brenner verbrannten, Gemisches konstant bleibt. Somit
ist es wünschenswert, eine Kalibrierungsmöglichkeit in
einer Heizvorrichtung, welche das vorliegende Verfahren benutzt
oder die Vorrichtung enthält, vorzusehen. Dabei wird
eine Kalibrierungs-Strahlungsquelle verwendet.
Diese Quelle befähigt die Steuervorrichtung, Änderungen
der Sensorsensitivität zu kompensieren. Die Kalibrie
rungs-Strahlungsquelle kann auch dazu benutzt werden, um
Änderungen des Verstärkungsfaktors einer
Verstärkung des Sensorsignals zu kompensie
ren. Gleichzeitig mit dem Einstellen der Strahlungsin
tensität zusammen mit dem zugehörigen Sensorsignal
wird auch das Ansprechen des Sensors auf die Strahlung
der Kalibrierungsquelle eingestellt und die zwei
entsprechenden Signale miteinander verglichen, wodurch man
ein Verhältnis oder einen Kalibrierungsfaktor erhält, der
die Differenz repräsentiert, gewöhnlich ein Mehrfaches,
von dem Ansprechen des Sensors auf die Kalibrierungs-Strah
lungsquelle und dem Ansprechen auf die Referenzstrahlungsintensität
Dieser Kalibrierungsfaktor wird konstant
gehalten, so daß die Referenzstrahlungsintensität und die
Intensität der Strahlung aus der Kalibierungsquelle auch
dann konstant bleiben, falls die absoluten Werte der Sen
sorsignale sich mit zunehmendem Sensoralter verändern
sollten. Wenn der Kalibrierungsfaktor von den zwei experi
mentell bestimmten Intensitäten bestimmt ist, wird er in
die Programmlogik der Steuervorrichtung aufgenommen.
Gemäß Fig. 1 wird nach Bestimmung der Referenzstrahlungs
intensität und nach Installation und Programmierung eine
Heizvorrichtung 11, die das vorliegende Verfahren und Vor
richtung verwendet, wie folgt betriebsmäßig ablaufen.
Nach Erhalt einer Anforderung zum Heizen, entweder von
einem manuellen An-Ausschalter oder einem externen thermo
statischen Schalter (nicht gezeigt), wird die Vorrichtung
eine Startsequenz beginnen. In der Startsequenz wird zu
nächst ein Kalibrierungsunterprogramm durchgeführt, bei
dem die Steuervorrichtung 32 erregt und die Kalibrierungs-
Strahlungsquelle 33 eingeschaltet wird. Die Steuervorrich
tung 32 wird dann die Ausgabe des Sensors 31 messen, die
von der Kalibrierungsquelle 33 abstammt, und den in der
Logik der Vorrichtung einprogrammierten Kalibrierungsfak
tor anwenden, um die Sollwert-Sensorausgabe zu berechnen.
Die Sollwert-Sensorausgabe wird von der Kontrollvorrich
tung 32 als ein Steuerparameter benutzt, da, falls die
Ausgabe des Sensors 31 der Sollwert-Sensorausgabe ent
spricht, dann die Intensität der von dem Brenner emittier
ten Strahlung der Referenzstrahlungsintensität entsprechen
wird. Nach Vollendung des Kalibrierungssubprogrammes wird
die Startsequenz vollendet, indem die Kalibrierungs-Strah
lungsquelle 33 abgeschaltet, das Ansauggebläse 21 erregt,
das Gasregelventil 42 geöffnet und der Brenner 13 ge
zündet wird.
Nach Vollendung der Startsequenz reguliert die Steuervor
richtung 32 während des normalen Betriebs die Geschwindig
keit des Gebläsemotors 22 durch das Steuergerät 23 zur
Aufrechterhaltung der Strömung des Gemisches in und
durch den Brenner 13, so daß die Ausgabe vom Sensor 31 der
Sollwert-Sensorausgabe entspricht. Wenn die aktuelle Sen
sorausgabe dem Sollwert entspricht, wird die Brennerstrah
lungsintensität der Referenzstrahlungsintensität entspre
chen und, da die Strömungsgeschwindigkeit für das Gemisch
fixiert ist, wird die Zuführung
zu dem Brenner 13 den gewünschten Prozentsatz an
Luftüberschuß aufweisen.
Durch den Einbau einer optionalen Abdeckblende 36 oder
einer anderen geeigneten Vorrichtung zur zeitlichen
Blockierung des Strahlungsweges von dem Fenster 14 zu dem
Sensor 31, kann auch dann ein Kalibrierungssubprogramm
durchgeführt werden, wenn die Vorrichtung 11 in Betrieb
ist. Dies wird wünschenswert sein, wenn die Vorrichtung
kontinuierlich über längere Zeiträume betrieben wird. In
diesem Fall kann die Steuervorrichtung 32 programmiert
sein zum Betrieb der Abdeckblende 36 und zur Durchführung
einer Sollwert-Sensorausgabeberechnung sowie zur Rückkehr
zu einem normalen Betrieb in periodischen Intervallen,
z. B. täglich.
Die vorliegende Vorrichtung kann mit verschiedenen Sicher
heitsmerkmalen für die Heizvorrichtung versehen sein, in
die sie eingebaut ist, wobei die Sicherheitsmerkmale ande
re Sicherheitsvorkehrungen, die allgemein in bekannten
Heizvorrichtungen verwendet werden, ergänzen oder erset
zen. Der Sensor und die Steuervorrichtung können einen
Fehler der Brennerzündvorrichtung entdecken, z. B. eine An
zeigeleuchte, ein Heißflächenzünder oder eine Funkenzün
dungsvorrichtung, und verhindern, daß sich das Gasregel
ventil öffnet, wenn solch ein Fehler auftritt. Der Sensor
und die Steuervorrichtung können auch die Brennerzündung
kontrollieren und eine Abschaltung iniziieren, wenn die
Brennerflamme aus irgendeinem Grund ausgehen sollte, wo
durch ein konventioneller Flammensensor ersetzt werden
kann. Unter Anwendung von Standardsteuerverfahren kann die
vorliegende Vorrichtung sehr schnell auf wechselnde Be
triebsbedingungen reagieren wie Blockade des Abzugskanals
der Vorrichtung, wodurch die Verwendung von einem oder
mehreren Druckschaltern vermieden werden kann.
Claims (6)
1. Verfahren zum Einstellen des Verhältnisses von
einem gasförmigen Brennstoff und Verbrennungsluft in einem
Brennstoff/Luftgemisch, das einem einer Heizvorrichtung zugeordneten
Strahlungsbrenner zugeführt wird, dessen Strahlung
von einem Sensor erfaßt wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit
der Verbrennungsluft zu dem Strahlungsbrenner
geregelt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) die Strahlungsintensität einer Referenzstrahlungsquelle wird gemessen, wobei die Referenzstrahlungsintensität der Strahlungsintensität des Strahlungsbrenners entspricht, wenn dieser ein Brennstoff/Luftgemisch verbrennt, das einem vorbestimmten gewünschten Verhältnis entspricht,
- b) die Zuführung für den gasförmigen Brennstoff wird auf eine vorbestimmte Strömungsgeschwindigkeit eingestellt,
- c) die Strahlungsintensität des Strahlungsbrenners wird gemessen, und
- d) die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft wird auf einen Wert eingestellt, bei dem der Strahlungsbrenner eine Strahlungsintensität emittiert, die der Referenzstrahlungsintensität entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlungsintensität im oberen ultraviolett-, sichtbaren
oder nahen Infrarotspektrum gemessen wird.
3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach
Anspruch 1 oder 2,
mit einer Heizvorrichtung (11), einem Strahlungsbrenner (13),
Mitteln (42) zum Zuführen des gasförmigen Brennstoffs zu dem Strahlungsbrenner bei wenigstens einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit und
Mitteln (21, 22, 23, 43) zum Zuführen der Verbrennungsluft mit veränderlicher Strömungsgeschwindigkeit,
gekennzeichnet durch
eine Referenzstrahlungsquelle (33) und
einen Sensor (31) zum Erfassen der Strahlungsintensität der Referenzstrahlungsquelle und der Strahlungsintensität des Strahlungsbrenners, und
mit einer Vergleichseinrichtung (32) zum Vergleich der Strahlungsintensität des Strahlungsbrenners und der Referenzstrahlungsintensität, wobei die Referenzstrahlungsintensität dem Wert entspricht, der gemessen wird, wenn der Strahlungsbrenner ein Brennstoff/Luftgemisch in einem vorbestimmten gewünschten Verhältnis verbrennt, und wobei abhängig von dem Vergleich die Einrichtung zum Ändern der Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft so eingestellt wird, daß das gewünschte Brennstoff/Luftgemisch-Verhältnis eingestellt und aufrechterhalten wird.
mit einer Heizvorrichtung (11), einem Strahlungsbrenner (13),
Mitteln (42) zum Zuführen des gasförmigen Brennstoffs zu dem Strahlungsbrenner bei wenigstens einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeit und
Mitteln (21, 22, 23, 43) zum Zuführen der Verbrennungsluft mit veränderlicher Strömungsgeschwindigkeit,
gekennzeichnet durch
eine Referenzstrahlungsquelle (33) und
einen Sensor (31) zum Erfassen der Strahlungsintensität der Referenzstrahlungsquelle und der Strahlungsintensität des Strahlungsbrenners, und
mit einer Vergleichseinrichtung (32) zum Vergleich der Strahlungsintensität des Strahlungsbrenners und der Referenzstrahlungsintensität, wobei die Referenzstrahlungsintensität dem Wert entspricht, der gemessen wird, wenn der Strahlungsbrenner ein Brennstoff/Luftgemisch in einem vorbestimmten gewünschten Verhältnis verbrennt, und wobei abhängig von dem Vergleich die Einrichtung zum Ändern der Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsluft so eingestellt wird, daß das gewünschte Brennstoff/Luftgemisch-Verhältnis eingestellt und aufrechterhalten wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vergleich der Strahlungsintensitäten mittels
eines Mikroprozessors (32) erfolgt, von dem ein Ausgangssignal
für einen drehzahlveränderlichen Motor (22) eines Gebläses
(21) für die Verbrennungsluft geliefert wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Strahlungsbrenner und dem
Sensor (31) ein Lichtleiterkabel (34) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Referenzstrahlungsquelle (33)
mit dem Sensor (31) über ein Lichtleiterkabel verbunden ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/557,355 US5112217A (en) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | Method and apparatus for controlling fuel-to-air ratio of the combustible gas supply of a radiant burner |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4121987A1 DE4121987A1 (de) | 1992-03-05 |
DE4121987C2 true DE4121987C2 (de) | 1995-06-08 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4121987A Expired - Fee Related DE4121987C2 (de) | 1990-08-20 | 1991-07-03 | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoff-Luftverhältnisses in der Brenngaszuführung eines Strahlungsbrenners |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
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