DE4408801C2

DE4408801C2 - Gas burners

Info

Publication number: DE4408801C2
Application number: DE4408801A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dreizler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1994-03-15
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2014-03-16
Also published as: NL9400412A; DE4408801A1

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Gasgebläsebrenner nach der Gattung des Hauptanspruchs. Durch einen solchen "Zweistufenbrenner" wird der Leistungsbereich eines Gasbrenners nahezu verdoppelt, da aufgrund der durch den polumschaltbaren Elektromotor gegebenen Verdoppelbarkeit der Drehzahl entsprechend auch die Luftleistung des Gebläses erhöhbar ist.The invention relates to a gas fan burner according to the Genus of the main claim. Through one "Two-stage burner" becomes the performance range of a gas burner almost doubled, because of the pole-changeable Given the electric motor, the speed can be doubled accordingly the air output of the blower can also be increased.

Bei bekannten Gasgebläsebrennern der gattungsgemäßen Art (Dittrich, A.: Energieeinsparung mit zweistufigen Gebläsebrennern. Wärmetechnik, 12, 1982, S. 440-442; ) wird die durch das Gebläse geförderte Luftmenge mittels einer auf der Gebläsesaugseite angeordnete Drosselklappe vorgesteuert, wobei diese Drosselklappe mindestens zwei Drosselstellungen entsprechend den zwei Gebläsedrehzahlen aufweist. Diesen zwei Leistungsstellungen sind zwei entsprechenden Gasmengen zugeordnet, die über die Gasmengensteuereinrichtung zugemessen und dem Gasbrennerkopf zugeführt werden. Führungsgröße für diese Regelung des Luftgasmengenverhältnisses ist dabei die Verbrennungsluft stromab des Gebläses. Die Messung der Luftmenge kann entweder über eine Luftsonde oder aber auch durch die Drehzahl des Gebläses gegeben sein, wobei zur Feineinstellung der durch Gasdruck und Düse vorgegebenen Gasmenge eine Luftmenge zugeordnet wird, die durch die Drosselklappe bestimmbar sein kann. Derartige Zweistufenbrenner sind eine besonders einfache Art der Abdeckung des über das Jahr sich ergebenden Leistungsbedarfs eines Heizkessels.In known gas fan burners of the generic type (Dittrich, A .: Energy saving with two-stage fan burners. Wärmetechnik, 12, 1982, pp. 440-442; ) is through the blower amount of air conveyed by means of one on the blower suction side arranged throttle valve piloted, this throttle valve at least two throttle positions corresponding to the two Has fan speeds. These are two service positions assigned two corresponding amounts of gas, which over the Metered gas control device and the gas burner head are fed. Reference variable for this regulation of the The air-gas ratio is the combustion air downstream of the blower. The measurement of the air volume can either be done via a Air probe or given by the speed of the fan be, for fine adjustment of the gas pressure and nozzle a given amount of gas is assigned an amount of air that by the throttle valve can be determinable. Such a two-stage burner are a particularly simple way of covering the year resulting power requirement of a boiler.

Der Leistungsbedarf eines Heizkessels ist über das Jahr verteilt sehr unterschiedlich. Wird davon ausgegangen, dass an 275 Tagen im Jahr die Heizung in Betrieb ist, so wird nur an 45 Tagen eine Leistung gefordert, die höher als 50% der tatsächlichen Kesselleistung ist. Während der übrigen 230 Tage im Jahr wird der Kessel also nur bis zur Hälfte seiner möglichen Leistung beansprucht. Je nach Art des Heizungssteuerungssystems wird der Kessel bei einer Warmwasserheizung auf eine gewünschte Vorlauftemperatur aufgeheizt, wonach der Gasbrenner wieder abgeschaltet wird. In der Übergangszeit, in der der Wärmeverbrauch der Heizungsanlage verhältnismäßig gering ist, ist bei einem Brenner, dessen Leistung für die gesamte Heizperiode ausgelegt ist und der konstant stets die volle Leistung bringt, sehr schnell erreicht, da diese Brennerleistung auch ausreichen muss für die Anforderungen an kältesten Tagen und hohem Leistungsbedarf, bei dem dann der Gasbrenner möglicherweise die ganze Zeit durchläuft. Bekanntlich ist jedoch der thermische Wirkungsgrad einer Feuerungsanlage dann am günstigsten, wenn diese Heizzyklen des schnellen Aufheizens und wieder Abkühlens möglichst gering sind, d. h. wenn im Idealfall die Feuerung ununterbrochen brennt und der Brenner gerade die Heizleistung abgibt, die der Kessel als Wärmebedarf braucht.The power requirement of a boiler is very distributed over the year differently. Is assumed to be 275 days a year the heating is in operation, so there is only a service on 45 days required, which is higher than 50% of the actual boiler output. During the remaining 230 days of the year, the boiler is only up to claimed half of its possible performance. Depending on the type of Heating control system, the boiler at a Hot water heating to a desired flow temperature heated, after which the gas burner is switched off again. In the Transitional period in which the heat consumption of the heating system is relatively low, for a burner, the performance of the entire heating period is designed and always the full one Performance, achieved very quickly, because this burner performance too must be sufficient for the requirements on the coldest days and high power requirement, at which time the gas burner may be going through all the time. However, thermal is known Efficiency of a combustion system is cheapest when these heating cycles of rapid heating and cooling again are as small as possible, d. H. if ideally the furnace burns continuously and the burner just the heating output emits that the boiler needs as heat.

Durch den obengenannten Zweistufenbrenner wird erreicht, dass durch die dadurch gegebene zweistufige Leistung eine Verbesserung des Wirkungsgrades erzielbar ist, in dem bei geringerem Leistungsbedarf nur die erste Stufe eingeschaltet wird, während bei höherem Leistungsbedarf die zweite Stufe eingeschaltet wird. Die Praxis hat gezeigt, dass insbesondere dann, wenn der Leistungsbedarf der Heizungsanlage im Grenzbereich zwischen der ersten und zweiten Stufe liegt, die zweite Stufe trotzdem eingeschaltet wird, obwohl sie dann nur verhältnismäßig kurz in Betrieb ist, so dass obengenannte Nachteile jedenfalls für diese zweite Stufe eintreten.The above two-stage burner ensures that an improvement due to the resulting two-stage performance the degree of efficiency can be achieved in the lower Power requirements only turn on the first stage while at higher power requirements the second stage is switched on. The Practice has shown that especially when the need for power the heating system in the border area between the first and second Level is, the second level is turned on anyway, even though it is then only relatively short in operation, so that the above In any case, there are disadvantages for this second stage.

Bei einem anderen bekannten Gasgebläsebrenner wird deshalb auf der Luftdruckseite, also stromab des Gebläses eine Luftregelklappe vorgesehen, die als Luftmengenregeleinrichtung durch einen Stellmotor betätigbar ist, der vom Kessel her beispielsweise der Vorlauftemperatur oder der Außentemperatur als Führungsgröße verstellbar ist, so dass ein Steigen, Fallen oder ein Beharrungszustand dieser Temperaturen in Signale als Kennzeichen für steigenden, fallenden oder gleichbleibenden Wärmebedarf umgesetzt für eine Auf- /Zuveränderung dieser Luftregelklappe - über den Stellmotor - umgesetzt werden. In Abhängigkeit von der Stellung dieser Luftregelklappe wird dann über eine Gasmengensteuereinrichtung, also ein in der Gaszufuhrleitung angeordnetem Regelventil für das Gasverhältnis die tatsächlich zum Verbrennen zugeführte Gasmenge der modulierenden Luftmenge angepasst. Auch für diese nahestmöglich dem tatsächlichen Leistungsbedarf angepasste modulierende Brennerleistungsregelung ist dem Fachmann bekannt, dass eine vorübergehende Übersteuerung unvermeidlich ist, d. h. dass unnötig lang eine höhere Leistung dem Kessel zugeführt wird, als sein tatsächlicher durch die Temperatur gemessener Bedarf ist. Dies liegt einerseits an der relativen Trägheit der die Temperatur bestimmenden Mittel, beispielsweise Thermostaten, vor allem aber an der naturgegebenen Trägheit für die Umsetzung der Gasfeuerung zur Temperatur des Mediums. Es verbleibt also auch bei einer solchen modulierenden Heizung ein nicht unerhebliches Abweichen von einem optimalen Wirkungsgrad.In another known gas-blown burner, therefore an air control flap on the air pressure side, i.e. downstream of the fan provided that by an air flow control device Actuator is actuated, for example, the boiler Flow temperature or the outside temperature as a reference variable is adjustable so that a rise, fall or a steady state of these temperatures in signals as a sign of rising, falling or constant heat demand implemented for a / Modification of this air control flap - via the servomotor - be implemented. Depending on the position of this Air control flap is then via a gas quantity control device, So a control valve arranged in the gas supply line for the Gas ratio is the amount of gas actually supplied for combustion adjusted to the modulating air volume. For this too adapted as closely as possible to the actual power requirement modulating burner output control is known to the person skilled in the art, that temporary override is inevitable, d. H. that a higher output than the boiler is unnecessarily long actual need measured by temperature. This is because on the one hand on the relative inertia of the temperature determining Medium, for example thermostats, but especially on the natural inertia for the implementation of gas firing Temperature of the medium. So it remains with one modulating heating a not inconsiderable deviation from one optimal efficiency.

Bei einem völlig anderen Heizsystem, nämlich einem Feststoffheizkessel (DE OS 38 17 598) sollen die guten Verbrennungswerte einer Nennlastphase auch auf die Schwachlastphase übertragen werden, indem die Änderung der Leistung des Zuluftgebläses langsamer vorgenommen wird als dieses bei sonstigen Feststoffheizkesseln der Fall ist. Bei Feststoffkesseln sind allerdings die feuerungstechnischen Probleme anders und meist komplexer, als bei Gasgebläsebrennern, vor allem wenn es sich um Zweistufenbrenner handelt. Bei dieser bekannten Regelung des Feststoffheizkessels wird eine verzögerte Anpassung des Leistungsbedarfs bei Abnahme des tatsächlichen Wärmebedarfs durch Verlangsamung der Zuluftfördermenge vorgenommen. Es würde somit die zweite Stufe wieder eingestaltet werden, wenn nicht rechtzeitig die Leistungsanpassung stattgefunden hätte. Die Folgen wären bei der Anwendung für Gasgebläsebrenner mit deren schneller Anpassung an unterschiedliche Leistungsanforderungen eine vorübergehende Überhitzung und unnötig hoher Kraftstoffverbrauch.With a completely different heating system, namely one Solid fuel boilers (DE OS 38 17 598) are said to be the good ones Combustion values of a nominal load phase also on the Low load phase can be transmitted by changing the Supply air fan performance is slower than this is the case with other solid fuel boilers. For solid fuel boilers However, the firing problems are different and mostly more complex than with gas fan burners, especially when it comes to Two-stage burner. In this known scheme of Solid fuel boiler will delay the adjustment of the Power requirement when the actual heat demand decreases Supply air flow slowed. So it would the second stage can be reinstated if not in time Performance adjustment would have taken place. The consequences would be with Application for gas forced draft burners with their quick adaptation to different performance requirements a temporary Overheating and unnecessarily high fuel consumption.

Besonders bei modulierenden Brennern wird versucht in Bereichen möglichst günstiger feuerungstechnischer Wirkungsgrade zu fahren. So ist bei einem selbsttätig arbeitenden Gasgebläsebrenner vorgeschlagen worden, innerhalb der Anpassung zwischen Gas- und Luftmenge eine Korrektur vorzunehmen mit dem Ziel eine Art Vorbelüftung zu erhalten (DE OS 15 01 894). Hierbei muss natürlich die Luftmenge dem Spül- und Zündvorgang des Brenners und auch etwaigen Leistungsstufen angepasst werden. Abgesehen davon dass eine solche Steuerung sehr aufwendig ist, ist sie mit vielen Unwegbarkeiten zum Nachteil einer optimierten Feuerung verbunden.In particular, modulating burners are tried in areas to drive combustion efficiency as cheaply as possible. This is the case with an automatic gas burner been proposed within the adjustment between gas and Amount of air to make a correction with the aim of a kind Obtain pre-ventilation (DE OS 15 01 894). Here, of course the amount of air, the flushing and ignition process of the burner and also any performance levels are adjusted. Apart from that such a control is very complex, it is with many Impossibilities connected to the disadvantage of an optimized firing.

In jedem Fall wirken sich diese Abweichungen von optimalen thermischen Wirkungsgraden sowohl in einem entsprechenden Verbrauch an Kraftstoffen, wie Gas und elektrischem Strom aus, als auch in einer entsprechenden Umweltbelastung durch Abgase.In any case, these deviations from optimal thermal efficiencies both in a corresponding Consumption of fuels, such as gas and electricity from, as also in a corresponding environmental pollution caused by exhaust gases.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde bei einem mit zwei Drehzahlstufen arbeitenden Gasgebläsebrenner außer einer Einsparung beim Verbrauch des elektrischen Stroms eine Einsparung beim Gasverbrauch sowie einer Verringerung der Geräuschemission bei zumindest einem Teil der Betriebszeiten zu erreichen. Darüber hinaus ist eine Reduzierung von CO₂ im Abgas angestrebt, ohne zusätzliche aufwendige Einrichtungen. The invention is therefore based on the object to achieve a saving in gas consumption and a reduction in noise emissions in at least part of the operating times in a gas-blast burner working with two speed stages in addition to a saving in the consumption of electrical current. In addition, the aim is to reduce CO ₂ in the exhaust gas without additional complex facilities.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gasgebläsebrenner gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und mit dem Vorteil, dass nur dann die zweite Stufe des Gasgebläsebrenners eingeschaltet wird, wenn auch nach einer entsprechenden Zeitverzögerung, die dann bei der ersten Stufe voll abgegebene Brennerleistung nicht ausreicht, den Wärmebedarf zu decken. Bei 85% der Jahresheizarbeit reicht diese erste Stufe aus, so dass nur bei 15% die zweite Stufe bei dem erfindungsgemäßen Gasgebläsebrenner eingeschaltet wird. Abgesehen davon, dass hierdurch eine erhebliche Verringerung der Geräuschemission stattfindet, da der Gasgebläsebrenner bei der niedrigeren Laufgeschwindigkeit um ca. 25% leiser ist, besteht auch eine Stromkosteneinsparung über das Jahr gesehen, von bis zu 75%, da der Stromverbrauch bei der hohen Drehzahl entsprechen überproportional hoch ist. Hinzu kommen Einsparungen im Gasverbrauch durch Heizen bei einem günstigeren feuerungstechnischen Wirkungsgrad insbesondere durch Vermeiden unnötiger Temperaturspitzen. Die dadurch gegebene Einsparung an CO₂ wirkt sich insbesondere umweltfreundlich aus. Die Mittel für die Zeitverzögerung können sowohl leistungsabhängig als auch lastabhängig gesteuert sein.This object is achieved according to the invention by a gas blower burner with the characterizing features of claim 1 and with the advantage that the second stage of the gas blower burner is only switched on, even if after a corresponding time delay, which is not sufficient in the first stage then burner output is sufficient, to cover the heat requirement. This first stage is sufficient for 85% of the annual heating work, so that only 15% of the second stage is switched on in the gas fan burner according to the invention. Apart from the fact that this results in a significant reduction in noise emissions, since the gas fan burner is approx. 25% quieter at the lower running speed, there is also an electricity cost saving over the year of up to 75%, since the power consumption corresponds to the high speed is disproportionately high. In addition, there are savings in gas consumption by heating with a more favorable firing efficiency, in particular by avoiding unnecessary temperature peaks. The resulting reduction in CO ₂ is particularly environmentally friendly. The means for the time delay can be controlled both as a function of power and as a function of load.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als die Zeitverzögerung bewirkendes Mittel ein Zeitrelais, welches einstellbar, bzw. verstellbar ist. Diese Verstellbarkeit kann dabei der tatsächlichen Situation anpassbar sein, beispielsweise dann, wenn eine längere Zeitverzögerung gewünscht ist, wie beispielsweise zu Beginn und am Ende der Heizperiode, wenn weitgehend davon ausgegangen werden kann, dass keine zweite Stufe erforderlich ist. Andererseits kann es in manchen Fällen wünschenswert sein, nur eine verhältnismäßig kurze Zeitverzögerung eingestellt zu haben. In jedem Fall soll ein stabiles Feuerungsverhalten ohne Übersteuerung der Kesseltemperatur gegeben sein. Die Zeitverzögerung kann somit zwischen 1 Minute bis zu 24 Stunden verstellbar sein.According to an advantageous embodiment of the invention serves as the Time delay means a time relay, which is adjustable, or is adjustable. This adjustability can be the actual Situation to be adaptable, for example, if a longer one Time delay is desired, such as at the beginning and on End of the heating season, if it is largely assumed may not require a second stage. On the other hand, it can be in may be desirable in some cases, only a relatively short one To have set time delay. In any case, a stable Firing behavior without overriding the boiler temperature be given. The time delay can therefore be between 1 minute and adjustable to 24 hours.

Nach einer weiteren auch für sich geltend gemachten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Brennerleistung stufenlos regelbar, insbesondere durch ein modulierendes Regelsystem, in dem die Verbrennungsluftmenge durch eine stromab des Gebläses angeordnete Luftmengenregeleinrichtung (Luftregelklappe) leistungs bedarfsabhängig (temperaturabhängig) steuerbar ist und die Gasmenge über einen Gasmengenregler der Luftmenge anpaßbar ist. Hierdurch wird auch innerhalb der jeweiligen Stufe eine Leistungsbedarfsanpassung erzielt, mit einer entsprechenden feuerungstechnischen Wirkungsgradverbesserung, wobei immer dann, wenn die zweite Stufe über das Zeitrelais entsprechend verzögert eingeschaltet wird, eine diesbezügliche Verstellung der Luftregelklappe erfolgt, um die durch die zweite Stufe gegebene entsprechend größere Luftmenge so zu drosseln, dass ein auch hier nahezu stufenloser Übergang in der Leistungsabgabe des Brenners erfolgt. Die für sich geltend gemachte Kombination aus Zweistufengasbrenner bei dem jede Stufe für sich modulierbar ist, hat den Vorteil, dass auch ohne das Zeitrelais ein wesentlich verbesserter feuerungstechnischer Wirkungsgrad erreichbar ist.After another advantageous one also claimed for itself Embodiment of the invention, the burner output is infinitely variable controllable, especially by a modulating control system in which the amount of combustion air through a fan downstream arranged air volume control device (air control flap) performance is controllable depending on demand (temperature-dependent) and the The amount of gas can be adjusted to the amount of air via a gas amount regulator. This will also result in a level Achievement adjustment adjusted with a corresponding improvement of the firing efficiency, whereby always if the second stage is delayed accordingly via the time relay is switched on, a related adjustment of the air control flap takes place to the correspondingly larger given by the second stage Throttling the amount of air so that here too an almost stepless Transition in the burner's output occurs. For yourself claimed combination of two-stage gas burner at the each level can be individually modulated has the advantage that even without the timing relay is a significantly improved combustion technology Efficiency is achievable.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Modelierung mittels einer Schaltwalze, die mit dem Stellmotor der Luftmengenregeleinrichtung gekoppelt ist, wobei in dem das Zeitrelais enthaltenen Schaltkreis des Schaltsystems mindestens ein Endschalter vorhanden ist, der mindestens mittelbar von dem Stellmotor betätigbar ist. Hierbei kann erfindungsgemäß zur Schaltung des Endschalters ein vom Stellmotor betätigter Schaltnocken dienen. Derartige weitgehend mechanisch arbeitende Schaltsysteme sind besonders funktionssicher.According to a further advantageous embodiment of the invention the modeling by means of a shift drum, which with the servomotor of the Air flow control device is coupled, in which the time relay contained circuit of the switching system at least one Limit switch is present, which is at least indirectly from that Actuator is actuated. Here, according to the invention Circuit of the limit switch actuated by the servomotor Switch cams serve. Such largely mechanically working Switching systems are particularly reliable.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein digital oder analog arbeitender Leistungsregler zur Brennersteuerung vorhanden, der sowohl die modulierende Brennerleistung als auch die Umschaltung der Brennermotordrehzahlen vornimmt, in Abhängigkeit der Abweichung von Solltemperatur zur Isttemperatur beim Kesselvorlauf über Fühler mit linear ansteigender Zeitverzögerung proportional zur Abweichung. Mit einem solchen Leistungsregler kann durch Eingeben weiterer Kenngrößen wie beispielsweise des Luftdrucks über eine Luftsonde eine zusätzliche Optimierung des feuerungstechnischen Wirkungsgrades erzielt werden, wobei insbesondere die Zeitverzögerung die entscheidende Kenngröße ausmacht.According to a further advantageous embodiment of the invention, a digital or analogue power controller for burner control available, which both the modulating burner output and the Switching over the burner motor speeds takes depending on the deviation from the target temperature to the actual temperature at Boiler flow via sensor with linearly increasing time delay proportional to the deviation. With such a power controller can by entering further parameters such as the Air pressure via an air probe an additional optimization of the firing efficiency can be achieved, wherein in particular the time delay is the decisive parameter accounts.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist durch einen solchen Leistungsregler eine Brennerfolgeschaltung von zwei Brennern an zwei unabhängigen Kesseln zur Beheizung einer Heizungsanlage dahingehend gegeben, dass zuerst ein erster Brenner mit seiner niederen Drehzahl, danach ein zweiter Brenner mit seiner niederen Drehzahl, danach der der erste Brenner mit seiner höheren Drehzahl und dann der zweite Brenner mit seiner höheren Drehzahl zuschaltbar bzw. wieder rückschaltbar sind. Auf diese Weise kann die tatsächliche Feuerungsleistung noch näher dem tatsächlichen Leistungsbedarf der Heizungsanlage angepasst werden.According to a further advantageous embodiment of the invention by such a power controller a burner sequencing of two burners on two independent boilers for heating one Heating system given that first a first burner with its low speed, then a second burner with its low speed, then the first burner with its higher Speed and then the second burner with its higher speed are switchable or switchable again. In this way, the actual firing performance even closer to actual Power requirements of the heating system can be adjusted.

Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung, in der der Leistungsregler einer Brennerfolgeschaltung von zwei Brennern an zwei unabhängigen Kesseln zur Beheizung einer Heizungsanlage gegeben ist, kann zuerst ein erster Brenner mit seiner niedereren Drehzahl, dann derselbe Brenner mit seiner höheren Drehzahl, danach der zweite Brenner mit seiner niederen Drehzahl und zuletzt dieser Brenner mit seiner höheren Drehzahl zugeschaltet werden. Durch diese Variation kann ein noch größerer Leistungsbedarf, also eine Insgesamtleistung abgedeckt werden, wobei durchaus die beiden Brenner in ihrem grundsätzlichen Leistungsvermögen recht unterschiedlich sein können.According to an alternative embodiment of the invention, in which the Power controller of a burner sequence control of two burners two independent boilers for heating a heating system is given, a first burner can start with its lower one Speed, then the same burner with its higher speed, then the second burner with its low speed and finally this burner can be switched on at its higher speed. This variation can result in an even greater power requirement a total performance to be covered, with the two Brenner in its basic performance right can be different.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Verwendung eines Gebläsemotors mit einer Drehzahl/Leistungskurve quadratischer Funktion, mit bei halber Drehzahl nur Eineinviertel des Stromverbrauches. Da der Brenner erfindungsgemäß ohnehin 85% der Zeit mit niederer Drehzahl läuft, wirkt sich dies zusätzlich vorteilhaft auf den Energieverbrauch aus. Another advantageous embodiment of the invention relates to Use of a blower motor with a speed / power curve quadratic function, with only one and a quarter of the speed at half speed Electricity consumption. Since the burner according to the invention anyway 85% the time runs at low speed, this has an additional effect beneficial to energy consumption.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following description of the drawing and the claims removable.

drawing

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.Two embodiments of the subject of the invention are in shown in the drawing and described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Wärmebedarfsdiagramm; Fig. 1 is a heat demand diagram;

Fig. 2 ein Leistungsdiagramm für zweistufige Brenner; Fig. 2 is a performance diagram for two-stage combustor;

Fig. 3 das erste Ausführungsbeispiel und Fig. 3 shows the first embodiment and

Fig. 4 das zweite Ausführungsbeispiel. Fig. 4 shows the second embodiment.

Description of the embodiments

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm ist über den pro Jahr anfallenden Heiztagen d/a als Abszisse der erforderliche Wärmebedarf pro Tag Qh als Ordinate aufgetragen. Wie diesem der Praxis entstammenden Daten entnehmbar ist, wird bei von insgesamt 275 Heiztagen pro Jahr nur an 45 Tagen eine Leistung gefordert, die über 50% der Leistung liegt, die die Heizungsanlage insgesamt im Stande ist zu erbringen. Letztere Maximalleistung muss jedoch gegeben sein für die ganz wenigen aber sehr kalten Tage im Jahr. An 230 Heiztagen würde somit ein Gasgebläsebrenner mit halber Leistung ausreichen.In the diagram shown in FIG. 1, the required heat requirement per day Qh is plotted as the ordinate over the heating days d / a per year as the abscissa. As can be seen from this data, which comes from practice, with a total of 275 heating days per year, performance is required only on 45 days, which is more than 50% of the performance that the heating system as a whole is able to achieve. The latter maximum performance must be given for the very few but very cold days of the year. On 230 heating days, a gas fan burner with half the power would be sufficient.

Aus diesem Grunde wird in der Praxis unter anderem der Zweistufengasbrenner verwendet, mit einem polumschaltbaren Motor, bei dem üblicherweise die erste Stufe mit 1400 Umdrehungen pro Minute, während die zweite Stufe mit 2800 Umdrehungen pro Minute umläuft. Wie eingangs beschrieben, reicht somit theoretisch an 230 Heiztagen des Jahres die erste Stufe aus, um den Wärmebedarf zu decken. Wie dem Diagramm in Fig. 2 entnehmbar ist, bei dem über der Abszisse mit der Brennerleistung Q der Feuerraumdruck P als Ordinate aufgetragen ist, ergeben sich Leistungsflächen A1 und A2, für die erste Leistungsstufe A1 unter der Kennlinie I und für die zweite Leistungsstufe A2 unter der Kennlinie II. Darüber hinaus kann der Gesamtregelbereich in 4 Stufen eingeteilt werden, wie sie durch die radial ausstrahlenden gestrichelt dargestellten Linien III gezeigt sind, was beispielsweise durch zusätzliche Schaltnocken, wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben erzielbar ist.For this reason, the two-stage gas burner is used in practice, with a pole-changing motor, in which the first stage usually rotates at 1400 revolutions per minute, while the second stage rotates at 2800 revolutions per minute. As described at the beginning, the first stage is theoretically sufficient to cover the heating requirement on 230 heating days of the year. As can be seen from the diagram in FIG. 2, in which the combustion chamber pressure P is plotted as the ordinate over the abscissa with the burner output Q, output areas A1 and A2 result for the first output stage A1 under the characteristic curve I and for the second output stage A2 under the characteristic curve II. In addition, the overall control range can be divided into 4 stages, as shown by the radially radiating lines III shown in broken lines, which can be achieved, for example, by additional switching cams, as described in the exemplary embodiments.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist ein Gasgebläsebrenner 1 mit einem polumschaltbaren, das nicht dargestellte Gebläse antreibenden Elektromotor 2 an einem Heizungskessel 3 angeordnet. Im Brennergehäuse 4 stromab des Gebläses ist eine Luftklappe 5 mit Stellmotor 6 vorgesehen. Im Heizkessel 3 ist die Feuerungsflamme 7 und 8 in zwei Stufen angedeutet. Und zwar mit der Feuerungsflamme 7 für die kleinere Drehzahl und Feuerungsflamme 8 für die größere Drehzahl.In the first exemplary embodiment shown in FIG. 3, a gas blower burner 1 with a pole-changing electric motor 2 which drives the blower (not shown ) is arranged on a heating boiler 3 . An air flap 5 with servomotor 6 is provided in the burner housing 4 downstream of the fan. In the boiler 3 , the furnace flame 7 and 8 is indicated in two stages. Namely with the flame 7 for the lower speed and flame 8 for the higher speed.

Der Heizkessel 3 ist hier sehr stark vereinfacht und zwar als Warmwasserkessel dargestellt, mit einem zur übrigen Heizungsanlage führenden Vorlauf 9 und einem zu dem Kessel zurückführenden Rücklauf 11.The boiler 3 is greatly simplified here, specifically as a hot water boiler, with a flow 9 leading to the rest of the heating system and a return 11 leading back to the boiler.

Die Regelung des Gasgebläsebrenners 1 erfolgt über einen Feuerungsautomaten 12, der von einem Brenner/Kesselregler 13 angesteuert wird, welcher wiederum Meßdaten von einem die Vorlauftemperatur messenden Vorlauffühler 14 und einem die Außentemperatur messenden Außenfühler 15 verarbeitet. Der Brennerkesselregler 13 steuert mit den dann umgesetzten eingegebenen Daten den Feuerungsautomaten 12 und den Stellmotor 6. Insoweit ist ein solches Schaltschema bei bekannten Brenner- oder Kesselausführungen üblich. Im Unterschied zu diesen bekannten Einrichtungen ist jedoch im Kesselregler 13 ein elektrisches Zeitglied eingebaut, durch das die Umschaltung des polumschaltbaren Motors 2 zwischen seinen beiden Drehzahlen verzögerbar ist. Durch diese Verzögerung werden die eingangs genannten Vorteile erreicht.The regulation of the gas blower burner 1 takes place via an automatic burner control 12 , which is controlled by a burner / boiler controller 13 , which in turn processes measurement data from a flow sensor 14 measuring the flow temperature and an outside sensor 15 measuring the outside temperature. The burner boiler controller 13 controls the automatic firing device 12 and the servomotor 6 with the inputted data. In this respect, such a circuit diagram is common in known burner or boiler designs. In contrast to these known devices, however, an electrical timer is installed in the boiler controller 13 , by means of which the switchover of the pole-changing motor 2 between its two speeds can be delayed. This delay achieves the advantages mentioned at the outset.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Steuerungs- und Regelungskomfort wesentlich erweitert. Wobei für die gleichen Teile die gleichen Bezugszahlen verwendet werden wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Das hier gezeigte Gebläserad 16 wird ebenfalls durch einen polumschaltbaren Elektromotor 2 angetrieben, wobei stromauf des Gebläserades 16 eine fest eingestellte, als Scheibe ausgebildete Luftvordrossel 17 angeordnet ist, während stromab des Gebläses 16 eine Luftdrossel 18 in Form einer Drosselklappe vorgesehen ist. Stromab wiederum dieser beiden Luftdrosseln ist die Luftklappe 5 mit Stellmotor 6 vorgesehen, wobei wie beim ersten Ausführungsbeispiel, am Brennergehäuse 4 ein Brennerkopf 19 mit Flammrohr 21 angeordnet ist. Als weiteres ist eine Gasregelstrecke vorhanden, für die Überwachung und Regelung der Gaszufuhr zum Gasgebläsebrenner 1, die einen Kugelhahn 22, einen Gasfilter 23, ein Sicherheitsmagnetventil 24 und einen Gas-/Luft/Verhältnisregler 25 mit Luftsonde 26 aufweist. Diese Gasregelstrecke mündet bei 27 in das Brennergehäuse 4, von wo aus das Gas im Brennergehäuse 4 und Flammrohr 21 zum Brennerkopf 19 zur Verbrennung zugeführt wird. Der Elektromotor 2 des Gebläserades 16 kann ein lineares oder quadratisches Verhältnis von Drehzahl zu Drehmoment aufweisen. Mit U1 ist die niedrigere Drehzahl mit 1400 Umdrehungen/min und mit U2 die höhere Drehzahl mit 2800 Umdrehungen/min bezeichnet. Auf der Schaltwalze des Stellmotors 6 sind Schaltnocken N1 und N2 angeordnet, über die zwei Endschalter ES1 und ES2 die jeweilige Drehzahl U1 bzw. U2 steuern. In den Schaltkreisen der Endschalter ES1 und ES2 sind Zeitrelais ZR1 und ZR2 angeordnet, so dass je nach Einstellung dieser Zeitrelais der Schaltimpuls der Schaltnocken N1 und N2 entsprechend verzögert übertragen wird.In the second exemplary embodiment shown in FIG. 4, the ease of control and regulation is significantly expanded. The same reference numbers are used for the same parts as in the first embodiment. The impeller 16 shown here is also driven by a two-speed electric motor 2 with a fixed, disk formed Luftvordrossel 17 is arranged upstream of the impeller 16, while downstream of an air throttle 18 in the form of a throttle valve is provided the blower sixteenth Downstream of these two air restrictors in turn, the air flap 5 is provided with a servomotor 6 , a burner head 19 with a flame tube 21 being arranged on the burner housing 4 , as in the first exemplary embodiment. There is also a gas control system for monitoring and regulating the gas supply to the gas fan burner 1 , which has a ball valve 22 , a gas filter 23 , a safety solenoid valve 24 and a gas / air / ratio controller 25 with an air probe 26 . This gas control path opens at 27 into the burner housing 4 , from where the gas in the burner housing 4 and flame tube 21 is fed to the burner head 19 for combustion. The electric motor 2 of the impeller 16 can have a linear or quadratic ratio of speed to torque. U1 denotes the lower speed at 1400 revolutions / min and U2 the higher speed at 2800 revolutions / min. Switch cams N1 and N2 are arranged on the switching drum of the servomotor 6 , via which two limit switches ES1 and ES2 control the respective speed U1 and U2. Time relays ZR1 and ZR2 are arranged in the circuits of the limit switches ES1 and ES2, so that depending on the setting of these time relays, the switching pulse of the switching cams N1 and N2 is transmitted with a corresponding delay.

Im Flammrohr 21 ist außerdem eine Wirbelscheibe 28 angeordnet. Über die Luftsonde 26 wird der Luftdruck vor der Wirbelscheibe 28, also vor dem Brennerkopf 19 ermittelt und vom Gas/Luftverhältnisregler 25 so umgesetzt, dass eine einstellbare und verstellbare Gasmenge freigegeben wird, die ein gewünschtes Gas/Luftverhältnis im Bereich der modulierenden Brennerleistung gewährleistet. Bei geöffneter Luftklappe 5 steigt der Luftdruck an, und der Gas/Luftverhältnisregler 25 gibt mehr Gas frei. Sinkt hingegen der Luftdruck bei sich schließender Luftklappe 5, so regelt der Gas/Luftverhältnisregler 25 in einem gleichbleibenden Verhältnis Gas zu Luft die Gasmenge entsprechend herunter.A swirl disk 28 is also arranged in the flame tube 21 . The air pressure in front of the swirl disk 28 , that is to say in front of the burner head 19, is determined via the air probe 26 and implemented by the gas / air ratio controller 25 in such a way that an adjustable and adjustable gas quantity is released, which ensures a desired gas / air ratio in the region of the modulating burner output. When the air flap 5 is open, the air pressure rises and the gas / air ratio regulator 25 releases more gas. If, on the other hand, the air pressure drops when the air flap 5 closes, the gas / air ratio controller 25 regulates the gas quantity accordingly in a constant gas to air ratio.

Durch die Kombination von Zweistufenbrennern mit den ein- oder verstellbaren Zeitrelais, kann problemlos an den 275 Heiztagen pro Jahr nur an 45 Tagen eine dann wohl erforderliche Zuschaltung der zweiten Stufe ohne sonstige aufwendige Anpassungsmittel erreicht werden. An den übrigen 230 Heiztagen wird der Gasbrenner nur in seiner ersten Stufe gefahren. Die Brenner/Kesselregelung regelt die Luftklappe 5 über den Stellmotor 6 in Richtung "weniger Luft", was gleichbedeutend ist mit Stellung "zu", so dass der Schaltnocken N1 nur den Endschalter ES1 betätigt, worauf das Zeitrelais ZR1 geschlossen und zum Elektromotor 2 weitergeleitet wird, der daraufhin mit der niedrigeren Drehzahl U1 zu laufen beginnt. Im Zeitrelais erfolgt dabei eine ein- und verstellbare Zeitverzögerung, bevor diese Umstellung vom oberen Teilbereich des Regelbereichs auf den unteren Teilbereich übergeht.The combination of two-stage burners with the adjustable or adjustable time relays means that on 275 heating days per year, the second stage can then only be switched on without any other complex adjustment means on only 45 days. On the remaining 230 heating days, the gas burner is only operated in its first stage. The burner / boiler control regulates the air flap 5 via the servomotor 6 in the "less air" direction, which is equivalent to the "closed" position, so that the switching cam N1 only actuates the limit switch ES1, whereupon the timing relay ZR1 is closed and passed on to the electric motor 2 , which then starts to run at the lower speed U1. There is an adjustable and adjustable time delay in the time relay before this changeover from the upper section of the control range to the lower section.

Mit der Drehzahl U1 kann der Gasgebläsebrenner 1 die Jahresheizarbeit A1 = f(Q, U1) leisten. Das entsprechende "Arbeitsfeld" des Gebläsebrenners nach DIN 4788-2 ist in Fig. 2 den mit A1 bezeichneten unteren Arbeitsfeldern entnehmbar.With the speed U1, the gas blower burner 1 can do the annual heating work A1 = f (Q, U1). The corresponding "working area" of the forced draft burner according to DIN 4788-2 can be found in FIG. 2 from the lower working areas designated A1.

Bei steigendem Leistungsbedarf an den weiteren 45 Heiztagen erfolgt die Umschaltung auf den oberen Teilbereich bis zu 100% der Brennerleistung in dem über den Stellmotor 6 der zweite Schaltnocken N2 angetrieben den Endschalter E2 antreibt, wodurch eine Umschaltung zur höheren Drehzahl U2 erfolgt. Durch das in dem Schaltkreis angeordnete zweite Zeitrelais ZR2 kann eine entsprechende Verzögerung eingestellt werden. Durch die höhere Drehzahl U2 ergibt sich ein höherer Luftleistungsbereich, der in Fig. 2 mit dem Arbeitsfeld A2 bezeichnet ist und auch einen höheren Feuerraumdruck ergibt.When the power requirement increases on the further 45 heating days, the switchover to the upper part of the range up to 100% of the burner output takes place by driving the limit switch E2 driven by the servo motor 6 , whereby the switchover to the higher speed U2 takes place. A corresponding delay can be set by the second time relay ZR2 arranged in the circuit. The higher speed U2 results in a higher air power range, which is designated in FIG. 2 with the working area A2 and also results in a higher combustion chamber pressure.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den Zeichnungen dargestellten Merkmalen können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All in the description, the following claims and the Features shown in drawings can be both individually and also essential to the invention in any combination with one another his.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Gasgebläsebrenner
Gas burners

22

Elektromotor
electric motor

33

Heizungskessel
Heating boilers

44

Brennergehäuse
burner housing

55

Luftklappe
damper

66

Stellmotor
servomotor

77

Feuerungsflamme
Feuerungsflamme

88th

Feuerungsflamme
Feuerungsflamme

99

Vorlauf
leader

1010

1111

Rücklauf
returns

1212

Feuerungsautomat
automatic firing

1313

Brenner/Kesselregler
Burner / boiler controller

1414

Vorlauffühler
Flow sensor

1515

Außenfühler
outdoor sensor

1616

Gebläserad
blower

1717

Luftvordrossel
Luftvordrossel

1818

Luftdrossel
air throttle

1919

Brennerkopf
burner head

2020

2121

Flammrohr
flame tube

2222

Kugelhahn
ball valve

2323

Gasfilter
gas filter

2424

Sicherheitsmagnetventil
Safety solenoid valve

2525

Gas/Luft-Verhältnisregler
Gas / air ratio regulator

2626

Luftsonde
air probe

2727

Stelle am Gehäuse
Place on the housing

2828

Wirbelscheibe
I Kennlinie niedriger Leistungsbereich
II Kennlinie größerer Leistungsbereich
A1 niedrigerer Leistungsbereich
A2 höherer Leistungsbereich
U1 niedrigere Drehzahl
U2 höhere Drehzahl
N1 erster Schaltnocken
N2 zweiter Schaltnocken
ES1 erster Endschalter
ES2 zweiter Schaltnocken
ZR1 erstes Zeitrelais
ZR2 zweites Zeitrelais
intervertebral disc
I Characteristic curve, low power range
II Characteristic of a larger power range
A1 lower power range
A2 higher performance range
U1 lower speed
U2 higher speed
N1 first switching cam
N2 second switching cam
ES1 first limit switch
ES2 second switching cam
ZR1 first time relay
ZR2 second time relay

Claims

1. Gas-blown burner ( 1 ) with a burner housing ( 4 ) receiving a gas burner head ( 19 ) and a flame tube ( 21 )
with a fan housing in which a fan ( 16 ), which can be driven by a pole-changing electric motor ( 2 ) at at least two speeds, is arranged,
with an adjustable air volume setting device ( 17 ) (throttle valve) of the combustion air on the blower suction side or additionally on the blower pressure side,
with a gas quantity control device ( 25 ) which operates as a function of the quantity of combustion air,
with a power-dependent switching system ( 5 , 6 , 12 to 15 ) for power-dependent switching of the electric motor ( 2 )
characterized in that in the circuit of the electric motor ( 2 ) for switching its speed between its two speeds (U1 and U2) at least one means causing the switchover with a time delay is provided.

2. A gas blower burner according to claim 1, characterized in that that as a means causing the time delay, a time relay (ZR1, ZR2), which is preferably adjustable or is adjustable.

3. Gas-blown burner, in particular according to claim 1 or 2, characterized in that the burner output is additionally infinitely variable, in particular by means of a modulating control system in which the amount of combustion air is arranged by an air quantity control device ( 5 , 6 ) arranged downstream of the fan ( 16 ) (air control flap with servomotor ) can be controlled depending on the power requirement (temperature-dependent) and the gas quantity can be adapted to the air quantity via a gas quantity regulator ( 25 ).

4. Gas-blown burner according to claim 3, characterized in that the modulation is carried out with a servomotor ( 6 ) controlling the air quantity device ( 5 ), wherein at least one limit switch (ES1) is present in the circuit of the switching system containing the time relay (ZR1, ZR2) which can be actuated at least indirectly by the servomotor ( 6 ).

5. Gas-blown burner according to claim 4, characterized in that a switching cam (N1, N2) actuated by the servomotor ( 6 ) is used to switch the limit switch (ES1, ES2).

6. Gas-blown burner according to one of claims 3 to 5, characterized in that a burner control has a digital or analog output controller ( 13 ) (burner / boiler controller) which not only modulates the burner output but also switches the burner motor speeds (U1, U2) depending on the deviation of the target temperature from the actual temperature in the boiler flow ( 9 ) via a flow sensor ( 14 ) with a linearly increasing time delay (ZR1) proportional to the deviation.

7. gas-blown burner according to one of the preceding claims, characterized in that for heating only one Heating system with a burner sequence control is available two burners, one each on two independent but arranged in parallel switchable boilers, first one first burner with its lower speed (U1), then on second burner with its lower speed (U1), then the first burner with its higher speed (U2) and then the second burner with its higher speed (U2) can be activated are.

8. gas-blown burner according to one of claims 1 to 6, characterized characterized that for heating only one Heating system with a burner sequence control is available two burners on two independent but switchable in parallel Boilers, starting with a first burner with its low one Speed (U1) then this burner with its higher speed (U2), then a second burner with its lower speed (U1) and then this second burner with its higher speed (U2) can be activated.

9. gas-blown burner according to one of the preceding claims, characterized by the use of a blower motor with a speed / power curve of quadratic function and with at half speed only a quarter of the power consumption.