DE3325150C2 - Einrichtung zur Regelung öl- oder gasbefeuerter Heizkessel über einen großen Lastbereich - Google Patents

Abstract

Ein von einem Dreipunktregler (3) angesteuerter Stellantrieb (2) betätigt ein Stellglied sowohl zur stetigen Regelung der Brennstoff- und Luftzufuhr zu einem Brenner entsprechend dem momentanen Wärmebedarf eines Heizkessels als auch zur Ein/Aus-Regelung des gleichen Brenners im Bereich geringen Wärmebedarfes. Das Stellglied wird von einem Stößel (6) über eine Nockenscheibe (4) betätigt und verbleibt im Ein/Aus-Betrieb (13) in einer Minimalstellung. Ein ebenfalls vom Stellantrieb (2) betätigter Schalter (10) schaltet den Brenner ein und aus.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine r.mrichiung zur Regelung öl- oder gasbefcuertcr Heizkessel über einen großen Lastbereich nach dem Oberbegriff des Anspruches I.

Aus der DIi-OS 19 02 063 ist eine Anordnung zur Regelung der Temperatur von Heizkesseln über große Lastbereichc bekannt, bei der die Kesselleistung oberhalb einer bestimmten Minimallast mit einem Dreipunktregler durch stetige Veränderung der Brennstoff- und Luftzufuhr dem momentanen Wärmebedarf bei dauernd in Betrieb stehendem Brenner angepaßt wird. Beim Unterschreiten der Minimallast schaltet ein Endschalter eines Stellantriebes den Dreipunktregler ab und überträgt die weitere Regelung einem Zweipunktregler, der in der Minimallast-Stellung des Brennstoff- und des Luftstcllgliedes die Kcssellcistung durch einen Ein/Aus-Bctricb des Brenners regelt. Ein Zeitglied überwacht das Einschallverhältnis und schaltet bei größer werdender Last wieder auf den Betrieb mit dem Dreipunktregler um.

Eine solche Anordnung ist aufwendig, denn es werden entweder zwei verschiedene Regler oder ein Spezialregler mit Umschaltung seiner Reglerfunktion benötigt. Außerdem muß das Zusammenspiel mit dem Zeitgljed abgestimmt sein, und ein schnelles Hochfahren der KessellciMung von Kleinlast auf höhere Last wird durch die Funktion des Zcitgiiedes verzögert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, bei der mit einem einzigen Regler und geringem Aufwand die Temperatur eines Heizkessels über einen großen Lastbereich geregelt werden kann.

Die Erfindung ist im Anspruch I gekennzeichnet.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. I eine Anordnung eines Reglers mit einem Stellantrieb und

I- i g. 2 ein elektrisches Prinzipschema einer Regeleinrichtung.

In der I·" i g. I bedeutet 1 eine Achse eines elektrischen Stellantriebes 2, der von einem einzigen Regler betätigt wird. Als Regler dient ein handelsüblicher Dreipunktregler 3, der über den ganzen Stellbereich des Stellantriebes 2 auf den Stellantrieb 2 wirkt. Der Stellbereich umfaßt sowohl einen Bereich stetiger Regelung als auch einen Bereich mit Ein/Aus-Betrieb einer weiter unten beschriebenen Brennerein rich lung.

Auf der Achse I sitzt eine Nockenscheibe 4, auf deren Außcnkontur 5 ein Stößel 6 zur Betätigung eines nicht dargestellten Stellgliedes entgegen einer Federkraft gleitet. Der Stößel 6 wirkt beispielsweise auf eine Klappe im Falle von Gasbeirieb. Von der Klappenstellung aus wird auch die Verbrennungs-Luftmenge so beeinflußt, daß am Brenner immer die zur momentanen Gasciurchl'lußmengc nötige Luftmcngc zur Verfügung steht, was jedoch bekannt ist und daher hier nicht weiter erläutert wird.

Der Stellantrieb 2 weist zwei seinen Stellbereich 7 eingrenzende Lndstellungen 8 und 9 auf. In der F i g. 1 beträgt der Sicllbercich 7 eine Viertelumdrehung der Nockenscheibe 4 und die Nockenscheibe 4 befindet sich in ihrer ersten F.ndslcllung 8. Der Stellbereich 7 kann durch zwei lesie Anschlüge gebildet sein, gegen die der Stellantrieb 2 auflauft und dabei dessen blockierbaren Motor abstoppt, oder es dienen zur Begrenzung des Stdlbcreichcs 7 zwei Endschalter, welche den Motorsirom unterbrechen, wie dies weiter unten für die I i g. 2 beschrieben ist.

Von der Stellung der Achse I aus wird ferner noch

wenigstens ein in der Fig. 1 nur symbolisch dargestellter Schalter 10 betätigt. Dazu kann ein weiterer Nocken dienen, oder entsprechend der F i g. 1 auch der den Stößel 6 betätigende Nocken 4. dessen Außenkontur 5 der Schalter 10 abgreift. Die Außenkontur 5 ist so geformt. ■-, daß der Schalter 10 in der gezeichneten Endstellung 8 des Nockens 4 offen ist. Diese Stellung entspricht der Ausschaltstellung des Brenners, indem der Schaller 110 z. B. über einen Feuerungsautomaten auf ein der Klappe vorgeschaltetes Gasventil wirkt, das in der besagten Stellung geschlossen und der Brenner daher ausgeschaltet ist.

Die vom Schalter 10 abgegriffene Außenkontur 5 ist ferner so geformt, daß der Schalter 10 bei einer Drehbewegung der Nockenscheibe 4 im Uhrzeigersinn gemäß r. der Fig. 1 seine Ausschaltstellung 11 kurz vorder Endstellung 8 erreicht, hingegen beim Drehen im Gegenuhrzeigersinn der Schalter 10 erst nach einem gewissen Drehwinkel wieder in seine Einschaltstclluni» 12 zurück schaltet. Zweckmäßig ist es, wenn die Schaltdiffcrenz, das heißt der Drehwinkel der Nockenscheibe 4 zwischen den beiden Schaltstellungen 11 und 12 des Schalters 10, einstellbar ist Dieser Drehwinkcl entspricht einem ersten Arbeitsbereich 13 des Brenners für dessen Ein/Aus-Betrieb, während längs des Drehwinkels der 2^r> Nockenscheibe 4 zwischen der Einschaltstcllung 12 und der zweiten Endstellung 9 der Schalter 10 dauernd eingeschaltet ist und einen zweiten Arbeitsbereich 14 für einen stetigen Brennerbetrieb bildet, wie dies nachfolgend erläutert ist.

Die AußenkonlurS der Nockenscheibe 4, auf welcher der Stößel 6 aufliegt, hat längs des Ein/Aus-Arbeitsbereiches 13 einen gleichmäßigen Absland R vom Zentrum der Achse 1, so daß der Stößel 6 und damit die Stellglieder für Brennstoff und Luft über den ganzen S5 Ein/Aus-Arbeitsbereich 13 in ihrer Minimalstellung verbleiben.

Demgegenüber nimmt der Abstand R längs des stetigen Arbeitsbereiches 14 gleichmäßig um den maximal möglichen Hub H des Stößels 6 ab, so daß der Stößel 6 beim Durchlaufen de* ganzen Arbeitsbereiches 14 von seiner MinimalstCllunB — in der Einschaltstellung 12 — bis zu seiner Maximal^lellung — in der zweiten Entstellung 9 — bewegt wir^f4. Weil der Stößel 6 auf die Gas- und Luftmenge einwirkt, ergibt sich so eine von der 4^r> Stellung der Nockenscheibe 4 abhängige, stetig regelbare Brennerleistung.

Im elektrischen Schema der Fig. 2 sind lür gleiche Teile wie in der F i g. I die gleichen Bezugs/.cichen verwendet. Ein von der Außentemperatur beeinflußter, w handelsüblicher Dreipunktregler 3 ist an eine Phascnlcitung M und an einen Nulleiter N eines 220 V Netzes angeschlossen. Ein Außenfühler 15 steuert entsprechend einer dem Dreipunktregler 3 eingegebenen lieizkurve eine Kessel-Vorlauftcmperatur, die von einem « Vorlauffühler 16 erfaßt wird. Der Dreipunktregler hat zwei Ausgänge 17 und 18, von denen entweder keiner oder der eine oder andere, aber nie beide Spannung führen. Dabei erhält der Ausgang 17 Spannung, wenn der Istwert am Vorlauffühler 16 zu tief ist, und der Aus- bo gang 18 erhält Spannung, wenn der Istwert zu hoch ist. Die Ausgänge 17 und 18 sind in bekannter Weise über zwei Endschalter 19 und 20 einem reversiblen Motor 21 des Stellantriebes 2 zugeführt. Im Beispiel handelt es sich um einen Kurzsehliißanker-Motor,dessen Drehfcld t>^r> in bekannter Weise mil einem Kondensator und einer Hilfsphase erzeugt wirtl. Die Endschalter 19, 20 sind in Form eines Schalt ZciKliagrammes dargestellt, dessen in der Fig. 2 obere Begrenzung dem Brennerbetrieb mit »größter Leistung« (Endsiellung 9) und deren unlcre Begrenzung dem Zustand »Brenner abgestellt« (F.ndsiellung 8) entspricht. Die schwarzen Teile des Zeitdiagra-nms bedeuten, daß der betreffende Schalter geschlossen ist. Der Motor 21 ist über eine Leitung 22 an den Nulleiter Nangeschlossen.

Zwei weitere von der Stellung des Stellantriebes 2 beeinflußte Grenzschalter 23 und 24 treten an Stelle des Schalikonlakies 10 der Fig. 1. von denen der eine Grcnzschalter 24 über eine Relais-Selbsthalteschaltung den Brenner einschallet und der andere Grenzschalter 23 den Brenner ausschaltet. In dem der F i g. 2 zugrunde gelegten handelsüblichen Stellantrieb 2 ist jedem Grenzschalier 23,24 ein eigener Schaltnocken zugeteilt. Der Schultabsiand 13 zwischen den beiden Grcnzschaltern 23, 24 entsprechend der F i g. 2 ist daher leicht einstellbar. Die Relais-Selbsthalteschaltung besteht aus einem Relais 25 mit zwei Arbeitskontakten 26 und 27. Je ein Anschluß der Grcnzschalter 23, 24 ist mit dem Phasenleiter M verbunden. Der Ausgang des Grenzschalters 23 ist über den einen Arbeitskontakt 26 und der Ausgang des Grenzschalters 24 ist direkt mit dem einen Relais-, Spulen-Anschluß verbunden, dessen zweiter Spulcnanschliiß an den Nulleiter gelegt ist. Der zweite Arbcilskontakt 27 dient als Steuerkontakt des den Brennerbetrieb überwachenden Feuerungsautomat^!.
Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:
Ausgehend von der Endstellung 8 läßt der Dreipunktregler 3, vorausgesetzt daß der Kessel Wärme verlangt, den Stellantrieb 2 bis in die Einschaltsiellung 12 laufen, wo der Brenner gestartet wird. Bei Gas-Betrieb ist aus Sicherheitsgründen vor jeder Brenner-Inbetriebsetzung eine Durchlüftung des Bienncrraumes bei voll geöffncten Stellgliedern nötig, wonach die Stellglieder anschließend vor der Zündung wieder ihre Minimalstellung erreichen müssen. Dieses Programm kann von weiteren Hilfskonlakten des Stellantriebes gemäß der F i g. 2 über entsprechende Relais-Selbsthalteschaltungen verwirklichl werden.

Fordert der Dreipunktregler 3 nach erfolgtem Brennerstart noch mehr Wärme, dann begibt sich der Stellantrieb 2 in seinen Arbeitsbereich 14 und die Brennstoffmenge wird erhöht. Steigt jedoch die Temperatur des Kessels beim Betrieb des Brenners in der Minimalstellung, dann liißt der Dreipunktregler 3 den Stellantrieb 2 wieder so weit zurücklaufen, bis in der Ausschalistellung 11 der Brenner ausgeschaltet wird. Der Schaller 10 b/w. die Grenzschalter 23, 24 veranlassen nun im Bereich kleiner Wärmemengen vom Stellantrieb 2 aus die Ein- und Ausschaltung des Brenners mit dem der geforderten Wärmemenge entsprechenden Einschaltvcrhältnis. Bei großem Wärmebedarf — zum Beispiel beim Umschalten von Stillstand auf Vollast — läuft der Stellantrieb 2 nach erfolgler Brenner-Inbetriebsetzung unmittelbar in die Vollaststcllung, ohne daß eine Wartezeil eingehalten werden muß.

Im Ein/Aus-Betrieb ist es von Bedeutung, daß nicht zu kurze Brenncrlaufzciten und damit eine große Anzahl Ein- und Ausschaltungen auftreten. Dies kann unter Berücksichtigung der Laufzeit des Stellantriebes 2 durch geeignete Wahl der Schaltdiffcrenz des Schalters 10 bzw. des Schaltabsiandcs der beiden Grenzschalter 23, 24 erfolgen, wobei es /weckmäßig ist. wenn diese Größcn einstellbar sind.

Die beschriebene Einrichtung kann aus Elementen, die auf dem Gebiet der Heizungs- Lind Klimatechnik vorhanden sind, nut geringem Aufwand aufgebaut wer-

den. Insbesondere ist es von Vorteil, daß ein beliebiger, handelsüblicher Dreipunktregler verwendet werden kann, der sowohl den stetigen als auch den lüin/Aus-Betrieb des Brenners bewältigt. Als ein/ige Einschränkung bei der Verwendung üblicher Klappen als Stellglied > muß dafür gesorgt sein, daß die Klappe während des Arbeitsbereiches Ein/Aus beispielsweise an einem Anschlag federnd anliegend in einer minimalen Öffnungsstellung verharrt und nicht ganz schließt.

Hl

Hierzu 1 Blalt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Regelung öl- oder gasbefeuerter Heizkessel mit großem Lastbercich, bei der im Bereich großen Wärmebedarfes ein erster Regler die Brennstoff- und die Luftmcngc über einen Stellantrieb und Stellglieder dem momentanen Wärmebedarf stetig anpaßt und mindestens ein vom Stellantrieb betätigter Schalter während Zeiten minimalen Wärmebedarfes auf einen zweiten Regler umschaltet, der dann den Wärmebedarf bei gleichbleibender Minimalstellung der Stellglieder durch Ein- und Ausschalten des im Heizkessel angeordneten Brenners regelt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Regler durch einen einzigen Dreipunkt-Regler (3) gebildet sind, der über den ganzen, sowohl den Bereich stetiger Regelung als auch den Ein/Aus-Beirieb erfassenden Stellbereich (7) auf den Stellantrieb (2) wirkt, und daß Mittel (10; 23, 24) vorhanden sind, die vom Stellantrieb (2) aus im Bereich kleiner Wärmemengen die Ein- und Ausschaltung des Brenners mit dem Wärmebedarf entsprechendem Einschaltvcrhältnis veranlassen, wobei die Stellglieder für Brennstoff und Luft so ausgelegt sind, daß sie über den ganzen, den Arbeitsbereich Ein/Aus erfassenden Stellbereich (13) des Stellantriebes (2) in ihrer Minimalstellung verbleiben.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekenn- «1 zeichnet, daß der Regler ein auf den Stellantrieb (2) wirkender handelsüblicher Dreipunktregler (3) ist und der Stellantrieb (2) eine sich drehende Achse (1) mit wenigstens einer Nockenscheibe (4) aufweist, auf deren Außcnkontur (5) ein Stößel (6) zur Betätigung r> der Stellglieder entgegen einer Federkraft gleitet, wobei die Außenkonlur (5) im Ein/Aus-Arbeitsbereich (13) einen gleichmäßigen Abstand (Ii) vom Zentrum der Achse (1) aufweist und dieser Abstand (R) längs des stetigen Arbeitsbereiches (14) des Brenners gleichmäßig um den maximal möglichen Hub (H)dcs Stößels (6) abnimmt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (2) zwei seinen Stellbereich (7) eingrenzende F.ndstellungen (8,9) aufweist <r> und ein Schaller (10) zur F.in- und Ausschaltung des Brenners seine Ausschaltstellung (II) kurz vor der einen F.ndstellung (8) erreicht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Siellbereiches (7) ίο zwei Endschalter (19,20) dienen.

5. Einrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalidiffcrenz (13) des Schalters (10) einstellbar ist.

b. Einrichtung nach Anspruch J, dadurch gekenn- τ> zeichnet, daß der Schalter aus zwei einzelnen Grenzschaltern (23,24) besteht, von denen der eine Grcnzschalter (24) über eine Kclais-Selbsthalteschaltung den Brenner einschaltet und der andere Grenzschalter (23) den Brenner ausschaltet, und daß der Schalt- wi abstand (13) der Grenzschaltcr (21, 24) untereinander einstellbar ist.