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EP4067745A1 - Verfahren und anordnung zur beeinflussung eines volumenstromes durch einen strömungsweg für brenngas zu einem heizgerät - Google Patents

Verfahren und anordnung zur beeinflussung eines volumenstromes durch einen strömungsweg für brenngas zu einem heizgerät Download PDF

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Publication number
EP4067745A1
EP4067745A1 EP22158010.3A EP22158010A EP4067745A1 EP 4067745 A1 EP4067745 A1 EP 4067745A1 EP 22158010 A EP22158010 A EP 22158010A EP 4067745 A1 EP4067745 A1 EP 4067745A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel gas
flow path
actuator
heater
gas valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22158010.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bodo Oerder
Matthias Hopf
Jörg Tomczak
Klaus Richter
Michael Paul
Andreas Kipp
Andreas Reinert
Christian Fischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP4067745A1 publication Critical patent/EP4067745A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
    • F23K5/007—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements
    • F23N5/245—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements using electrical or electromechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2400/00—Pretreatment and supply of gaseous fuel
    • F23K2400/20—Supply line arrangements
    • F23K2400/201—Control devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/05002—Valves for gaseous fuel supply lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2227/00—Ignition or checking
    • F23N2227/02—Starting or ignition cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/20—Membrane valves

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for influencing a volume flow through a fuel gas valve of a heating device, which can be operated in particular with hydrogen and/or a fuel gas containing hydrogen.
  • Hydrogen as a fuel gas or as an admixture to fuel gases is becoming more and more important, and great efforts are being made to upgrade new or existing heating devices for operation with it. It is not only a question of large systems, but also of wall-mounted units for heating water and, in general, heaters for heating buildings and/or providing hot water.
  • pneumatic gas fittings have been used in heaters operated with air and combustible gas, such as those B. in the DE 38 41 86 A1 are described. Such gas fittings lie in a flow path for the respective fuel gas and release it depending on the need for fuel gas.
  • the mixing ratio of fuel gas to combustion air is specified mechanically, for example by pretensioning control membranes via springs. Due to the physical-technical material properties in such a system, a control membrane has a relatively narrow working range, ie a possible minimum volume flow cannot fall below a limit value, because otherwise, with correspondingly smaller control pressures, this membrane can no longer regulate the pressures in a reproducible manner.
  • the ignition process is a particularly critical process for heaters and is generally carried out for devices with pneumatic gas fittings at loads of 50 - 80% [percent] of a nominal load for which the heater is designed.
  • it often makes sense for reliable ignition to make the mixture ratio of fuel and air leaner in a defined manner, ie to reduce the amount of fuel.
  • Pure hydrogen or admixtures of hydrogen, for example in the order of 10 to 30%, in a fuel gas make a mixture with air very easy to ignite. If the ignition is even slightly delayed after the mixture has been fed into a combustion chamber, violent explosions (so-called hard ignitions) can occur, which is undesirable.
  • the object of the present invention is to at least partially solve the problems described with reference to the prior art, and in particular to create a method and an arrangement for influencing a volume flow through a flow path in a pneumatic fuel gas valve of a heater, the arrangement being simple and suitable should be for everyday operation of a heater.
  • a method for influencing a volume flow through a flow path for fuel gas to a heater contributes to this, the flow path having a pneumatic fuel gas valve and an additional electromechanical actuator inside or outside the fuel gas valve influencing the flow path and narrowing and/or limiting its free cross section .
  • the actuator is designed in such a way that, in a rest position, it controls the flow path and the Fuel gas valve (virtually) unaffected, while when electrically actuated it (significantly) narrows and/or limits a cross-section of the flow path. If it is activated, it leads to a significantly leaner mixture until it is deactivated again.
  • This is used when igniting a mixture of air and hydrogen or a fuel gas containing hydrogen, in that the volume flow when the heater is started is reduced at least until the mixture ignites. In this way, ignition is less severe (in terms of the formation of pressure surges, noise, etc.) and even if ignition is delayed, there is no damage from a possible deflagration.
  • the additional actuator acts directly or indirectly on a valve body of the fuel gas valve and limits or reduces its opening.
  • the actuator can be a plunger that presses on the valve body, limiting or resisting movement (and opening).
  • the tappet can, but does not have to be permanently connected to the valve body.
  • An arrangement for influencing a volume flow through a flow path for fuel gas to a heater also contributes to solving the problem, the flow path having a pneumatic fuel gas valve and an additional electromechanical actuator being present inside or outside of the fuel gas valve, which has a cross section of the flow path can narrow and / or limit, wherein the actuator acts directly or indirectly on a valve body of the fuel gas valve in the flow path.
  • the actuator can assume at least two positions, one without narrowing of the cross section and one with narrowing of the cross section. This is the simplest and easiest to control variant, but it is also possible, not only to realize such a switching function, but also to allow intermediate positions or a continuous adjustment.
  • the actuator can be moved by a magnetic coil in cooperation with a permanent magnet or a magnetizable component.
  • the magnetic coil moves the permanent magnet or the magnetizable component and thus the actuator (e.g. against a spring force).
  • the actuator is activated by switching on a current in the magnetic coil and deactivated again by switching it off. If necessary, the position of the actuator can also be adjusted with the strength of the current in the magnetic coil.
  • the actuator is preferably connected to a control unit that is set up to control an ignition process of the heater and the actuator.
  • a further aspect also relates to a computer program product comprising instructions which cause the arrangement described to carry out the method described.
  • the control of an ignition process in a heater and the electro-mechanical actuator require a program and data, both z. B. needs to be updated occasionally.
  • the explanations for the method can be used for a more detailed characterization of the arrangement, and vice versa.
  • the arrangement can also be set up in such a way that the method is carried out with it.
  • FIG. 1 1 shows a flow path 6 for fuel gas (pure hydrogen or fuel gas with a proportion of hydrogen) through a pneumatic fuel gas valve 1.
  • the precise design and details of the fuel gas valve 1 are not important in the present case. In any case, however, it must have a valve body 2 which, in cooperation with a valve seat 14, can release or (partially) close a flow cross section Q.
  • a volume flow 11, 12 (indicated by arrows at an inlet and at an outlet) can flow through the fuel gas valve 1.
  • this volume flow is adapted to an air flow which, together with the fuel gas flow, feeds a heater (not shown).
  • a rod-shaped actuator 3 is provided, which can be moved electromechanically and acts on the valve body 2 . In a rest position P1, it does not affect the movement of the valve body 2 or moves freely with it. In a starting position P2, however, it limits the movement of the valve body 2 so that this only one limited cross-section Q for the volume flow 11, 12 can release.
  • the actuator 3 can be moved back to its rest position P1.
  • the movement of the actuator can be effected in any manner that can be triggered by a control unit 16 .
  • the movement is brought about by a moving coil 4 in a housing 5 .
  • the control unit 16 closes and opens the circuit according to the requirements described.
  • a permanent magnet 7 is drawn into the magnetic coil 8 (eg against the force of a spring, not shown) and moves the actuator 3 from the rest position P1 to the starting position P2.
  • a magnetizable component e.g. made of soft iron
  • the actuator 3 can (but does not have to) be firmly connected to the permanent magnet 7 and the valve body 2 (and move with both). However, it can also be designed freely as a tappet, so that it has direct, fixed contact with the permanent magnet 7 and the valve body 2 only in the starting position P2. In principle, any intermediate positions between P1 and P2 can also be set by setting a corresponding current in the magnetic coil 8, but there is no need for this in the present case.
  • the actuator 3 must be guided through sealing devices (not shown) in the fuel gas valve 1 so that no fuel gas can escape.
  • volume flow 11, 12 in the flow path 6 is not influenced by intervention in the fuel gas valve 1, but upstream or downstream of it. Which of the two options is chosen depends, among other things, on the space available on the respective device and location.
  • the described effect of making the mixture of air and fuel gas leaner when starting a heater can also be achieved by narrowing the cross section Q of the flow path 6 before or after the fuel gas valve 1 that can be generated in a targeted manner.
  • a simple constriction membrane 15 is partially pressed into the flow path 6 by the actuator 3 .
  • the constriction membrane 15 lies almost flat against a wall of the flow path 6, but in the starting position P2 it is pressed into the flow path by the actuator 3 and thereby narrows or limits its free cross section Q.
  • the drive and control of the actuator 3 can be based on exactly as above 1 describe to be realized.
  • the present invention allows the volume flow of hydrogen or hydrogen-containing fuel gas through a pneumatic fuel gas valve 1 for the starting process of a heater to be reduced in a targeted manner with a simple and robust device in order to make the ignition process safer and easier to control.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Beeinflussung eines Volumenstromes (11, 12) durch einen Strömungsweg (6) für Brenngas zu einem Heizgerät, wobei der Strömungsweg (6) ein pneumatisches Brenngasventil (1) aufweist, wobei innerhalb oder außerhalb des Brenngasventils (1) ein zusätzliches elektro-mechanisches Stellglied (3) den Strömungsweg (6) beeinflusst und dessen freien Querschnitt (Q) verengt und/oder begrenzt und wobei das Verfahren beim Zünden eines Gemisches aus Luft und Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas angewandt wird, indem der Volumenstrom (11, 12) beim Starten des Heizgerätes zumindest bis zur Zündung des Gemisches reduziert wird. Das zusätzliche Stellglied (3) wirkt insbesondere auf einen Ventilkörper (2) des Brenngasventils (1) im Strömungsweg (6). Die Erfindung erlaubt es, mit einer einfachen und robusten Einrichtung den Volumenstrom (11, 12) an Brenngas durch ein pneumatisches Brenngasventil (1) für den Startvorgang eines Heizgerätes gezielt zu verringern, um den Zündvorgang sicherer und leichter steuerbar zu machen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Beeinflussung eines Volumenstromes durch ein Brenngasventil eines Heizgerätes, das insbesondere mit Wasserstoff und/oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas betreibbar ist. Wasserstoff als Brenngas oder als Beimischung zu Brenngasen wird immer wichtiger, und es werden große Anstrengen unternommen, neue oder auch existierende Heizgeräte für einen Betrieb damit zu ertüchtigen. Dabei geht es nicht nur um große Anlagen, sondern auch um Wandgeräte zur Erwärmung von Wasser und generell um Heizgeräte für die Beheizung von Gebäuden und/oder die Bereitstellung von warmem Wasser.
  • Seit vielen Jahren werden bei mit Luft und Brenngas betriebenen Heizgeräten pneumatische Gasarmaturen eingesetzt, wie sie z. B. in der DE 38 41 86 A1 beschrieben sind. Solche Gasarmaturen liegen in einem Strömungsweg für das jeweilige Brenngas und geben diesen je nach Bedarf an Brenngas frei. Das Mischungsverhältnis von Brenngas zu Verbrennungsluft wird bei pneumatischen Gasarmaturen mechanisch vorgegeben, indem beispielsweise über Federn Steuermembrane vorgespannt werden. Eine Steuermembran hat aufgrund der physikalisch-technischen Materialeigenschaften in einem solchen System einen relativ engen Arbeitsbereich, d.h. ein möglicher minimaler Volumenstrom kann einen Grenzwert nicht unterschreiten, weil ansonsten bei entsprechend kleiner werdenden Steuerdrücken diese Membran die anliegenden Drücke nicht mehr reproduzierbar ausregeln kann. Bei Arbeitspunkten mit höheren Volumenströmen haben sich diese Gasarmaturen allerdings bewährt, so dass auch heute noch häufig diese robuste mechanische Lösung elektronisch geregelten Armaturen, bei denen verbrennungsrelevante Sensorik notwendig ist, vorgezogen wird. Auf die genaue Bauart kommt es im vorliegenden Fall nicht an, solange eine solche Gasarmatur einen Ventilkörper im Strömungsweg aufweist.
  • Der Zündvorgang ist bei Heizgeräten ein besonders kritischer Vorgang und wird bei Geräten mit pneumatischen Gasarmaturen im Allgemeinen bei Belastungen von 50 - 80 % [Prozent] einer Nennlast, für die das Heizgerät ausgelegt ist, durchgeführt. Beim Zünden speziell von Wasserstoff-Luft-Gemischen oder Gemischen aus wasserstoffhaltigen Brenngasen und Luft ist es für eine sichere Zündung häufig sinnvoll, das Mischungsverhältnis von Brennstoff und Luft definiert abzumagern, d.h. die Brennstoffmenge zu reduzieren. Reiner Wasserstoff oder Beimischungen von Wasserstoff, beispielsweise in einer Größenordnung von 10 bis 30 %, in einem Brenngas bewirken eine sehr leichte Entzündbarkeit eines Gemisches mit Luft. Erfolgt eine auch nur geringfügig verspätete Zündung nach Zuführen des Gemisches in einen Verbrennungsraum, so kann es zu heftigen Verpuffungen (sogenannten harten Zündungen) kommen, was unerwünscht ist. Je magerer jedoch das Gemisch beim Zünden gemacht wird, desto weniger heftig fallen die Zündungen aus. Auch das Risiko eines Rückschlages von Flammen in einen Brennerkörper wird geringer. Es können noch Gemische aus Luft und Wasserstoff mit einer Luftzahl Lambda (Verhältnis von Luft zu Brenngas gegenüber einem stöchiometrischen Verhältnis) von z. B. 3 bis 10 gezündet werden, so dass ein breiter Spielraum zum Abmagern besteht. Nach erfolgreicher Zündung heizen sich für eine stabile Verbrennung relevante Bauteile aufgrund des Vorhandenseins einer Flamme auf, so dass dann ein geringeres Luft-Brenngas-Verhältnis eingestellt werden kann, welches meist deutlich niedriger als beim Zündvorgang liegt. Eine Veränderung z. B. von Lambda = 3 bis 10 während der Zündung auf Lambda = 1,2 bis 2 im Normalbetrieb ist mit einer Anpassung des sogenannten Offsets (Einstellung der Vorspannung einer Steuermembran z. B. mit einem Schrittmotor) einer pneumatischen Gasarmatur allein nicht möglich, weil sich dieser in erster Linie bei kleinen in der Gasarmatur wirkenden Steuerdrücken auswirkt, d.h. bei Teillast des Heizgerätes. Der Zündvorgang bei Geräten mit pneumatischen Gasarmaturen findet aber wie oben erwähnt bei relativ hoher Belastung (50 - 80 % der Nennlast) statt. Da bei einer pneumatischen Gasarmatur das Mischungsverhältnis von Brennstoff zu Luft mechanisch vorgegeben wird, ist es nicht ohne weiteres möglich, einen zeitlich begrenzten großen Einfluss auf die Mischungsverhältnisse während des Zündvorgangs zu nehmen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen, und insbesondere die Schaffung eines Verfahrens und einer Anordnung zur Beeinflussung eines Volumenstromes durch einen Strömungsweg in einem pneumatischen Brenngasventil eines Heizgerätes, wobei die Anordnung einfach und geeignet für einen Alltagsbetrieb eines Heizgerätes sein soll.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dienen ein Verfahren und eine Anordnung sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, veranschaulicht die Erfindung und gibt weitere Ausführungsbeispiele an.
  • Hierzu trägt ein Verfahren zur Beeinflussung eines Volumenstromes durch einen Strömungsweg für Brenngas zu einem Heizgerät bei, wobei der Strömungsweg ein pneumatisches Brenngasventil aufweist und wobei innerhalb oder außerhalb des Brenngasventils ein zusätzliches elektro-mechanisches Stellglied den Strömungsweg beeinflusst und dessen freien Querschnitt verengt und/oder begrenzt. Das Stellglied ist insbesondere so konzipiert, dass es in einer Ruhestellung den Strömungsweg und das Brenngasventil (praktisch) nicht beeinflusst, während es, wenn es elektrisch angesteuert wird, einen Querschnitt des Strömungsweges (signifikant) verengt und/oder begrenzt. Wird es betätigt, so führt es zu einem deutlich magereren Gemisch, bis es wieder deaktiviert wird. Das wird beim Zünden eines Gemisches aus Luft und Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas angewandt, indem der Volumenstrom beim Starten des Heizgerätes zumindest bis zur Zündung des Gemisches reduziert wird. Auf diese Weise ist eine Zündung weniger heftig (hinsichtlich der Ausbildung von Druckstößen, Geräuschen etc.) und selbst bei etwas verzögerter Zündung entstehen keine Schäden durch eine eventuelle Verpuffung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt das zusätzliche Stellglied direkt oder indirekt auf einen Ventilkörper des Brenngasventils und begrenzt dessen Öffnung oder verringert diese. Im einfachsten Fall kann das Stellglied ein Stößel sein, der auf den Ventilkörper drückt und dessen Bewegung (und Öffnung) begrenzt oder der Bewegung entgegenwirkt. Der Stößel kann, aber muss nicht mit dem Ventilkörper fest verbunden sein.
  • Zur Lösung der Aufgabe trägt auch eine Anordnung zur Beeinflussung eines Volumenstromes durch einen Strömungsweg für Brenngas zu einem Heizgerät bei, wobei der Strömungsweg ein pneumatisches Brenngasventil aufweist und wobei innerhalb oder außerhalb des Brenngasventils ein zusätzliches elektro-mechanisches Stellglied vorhanden ist, welches einen Querschnitt des Strömungsweges verengen und/oder begrenzen kann, wobei das Stellglied direkt oder indirekt auf einen Ventilkörper des Brenngasventils im Strömungsweg wirkt.
  • Insbesondere kann das Stellglied mindestens zwei Positionen einnehmen, eine ohne Verengung des Querschnittes und eine mit Verengung des Querschnittes. Dies ist die einfachste und am leichtesten zu steuernde Variante, jedoch ist es auch möglich, nicht nur eine solche Schaltfunktion zu verwirklichen, sondern auch Zwischenpositionen oder eine kontinuierliche Verstellung zuzulassen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stellglied von einer Magnetspule im Zusammenwirken mit einem Permanentmagneten oder einem magnetisierbaren Bauteil bewegbar. Die Magnetspule bewegt den Permanentmagneten oder das magnetisierbare Bauteil und damit das Stellglied (z. B. gegen eine Federkraft). Durch Einschalten eines Stromes in der Magnetspule wird das Stellglied aktiviert und durch Ausschalten wieder deaktiviert. Gegebenenfalls kann mit der Stärke des Stromes in der Magnetspule aber auch die Position des Stellgliedes eingestellt werden.
  • Im vorliegenden Fall ist das Stellglied bevorzugt mit einer Steuereinheit verbunden, die eingerichtet ist, einen Zündvorgang des Heizgerätes und das Stellglied zu steuern.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft auch ein Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die beschriebene Anordnung das beschriebene Verfahren ausführt. Die Steuerung eines Zündvorganges bei einem Heizgerät und des elektro-mechanischen Stellgliedes benötigen ein Programm und Daten, wobei beides z. B. gelegentlich aktualisiert werden muss.
  • Die Erläuterungen zum Verfahren können zur näheren Charakterisierung der Anordnung herangezogen werden, und umgekehrt. Die Anordnung kann auch so eingerichtet sein, dass damit das Verfahren durchgeführt wird.
  • Schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die diese jedoch nicht beschränkt ist, und die Funktionsweise des Verfahrens werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:
    • Fig. 1:
    ein pneumatisches Brenngasventil mit integriertem Stellglied, und
    Fig. 2:
    einen Strömungsweg für Brenngas mit Brenngasventil und einem Stellglied zur Verengung eines Querschnittes.
  • Fig. 1 zeigt schematisch einen Strömungsweg 6 für Brenngas (reiner Wasserstoff oder Brenngas mit Wasserstoffanteil) durch ein pneumatisches Brenngasventil 1. Auf die genaue Bauart und Einzelheiten des Brenngasventils 1 kommt es im vorliegenden Fall nicht an. Jedenfalls aber muss es einen Ventilkörper 2 haben, der im Zusammenwirken mit einem Ventilsitz 14 einen Strömungsquerschnitt Q freigeben oder (teilweise) schließen kann. So kann bei freigegebenem Querschnitt Q ein Volumenstrom 11, 12 (durch Pfeile an einem Einlass und an einem Auslass angedeutet) durch das Brenngasventil 1 strömen. Bei einem pneumatischen Brenngasventil 1 (Regelventil) ist dieser Volumenstrom einem Luftstrom angepasst, der zusammen mit dem Brenngasstrom ein nicht dargestelltes Heizgerät speist. Zwar haben solche Brenngasventile eine Einstellmöglichkeit für das Verhältnis von Luft zu Brenngas, jedoch ist diese nicht für große Änderungen dieses Verhältnisses in allen Betriebssituationen geeignet, insbesondere nicht für eine signifikante Abmagerung des Gemisches beim Zünden eines Heizgerätes. Daher wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein stabförmiges Stellglied 3 vorgesehen, welches elektro-mechanisch bewegbar ist und auf den Ventilkörper 2 wirkt. In einer Ruheposition P1 beeinflusst es den Ventilkörper 2 nicht in seiner Bewegung bzw. bewegt sich frei mit ihm. In einer Startposition P2 jedoch begrenzt es die Bewegung des Ventilkörpers 2 so, dass dieser nur einen begrenzten Querschnitt Q für den Volumenstrom 11, 12 freigeben kann. Dies hat zur Folge, dass (jedenfalls bei großen Luftströmen) weniger Brenngas im Verhältnis zu Luft zum Heizgerät strömt, was insbesondere beim Starten des Heizgerätes aus den oben beschriebenen Gründen erwünscht ist. Nach dem Starten des Heizgerätes kann das Stellglied 3 wieder in seine Ruheposition P1 zurückbewegt werden. Die Bewegung des Stellgliedes kann in beliebiger Weise bewirkt werden, die sich von einer Steuereinheit 16 auslösen lässt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Bewegung durch eine Tauchspule 4 in einem Gehäuse 5 bewirkt. Diese enthält eine Magnetspule 8, die von einer Stromquelle 10 über Zuleitungen 13 und einen Schalter 9 mit Strom versorgt werden kann. Die Steuereinheit 16 schließt und öffnet den Stromkreis nach den beschriebenen Anforderungen. Ein Permanentmagnet 7 wird bei geschlossenem Schalter 9 in die Magnetspule 8 gezogen (z. B. gegen die Kraft einer nicht dargestellten Feder) und bewegt das Stellglied 3 von der Ruheposition P1 in die Startposition P2. Analog funktioniert das auch mit einem magnetisierbaren Bauteil (z. B. aus Weicheisen) statt eines Permanentmagneten 7. Das Stellglied 3 kann (aber muss nicht) mit dem Permanentmagneten 7 und dem Ventilkörper 2 fest verbunden sein (und sich mit beiden bewegen). Es kann aber auch frei als Stößel ausgebildet sein, so dass es nur in der Startposition P2 direkten festen Kontakt zu Permanentmagnet 7 und Ventilkörper 2 hat. Grundsätzlich sind auch beliebige Zwischenstellungen zwischen P1 und P2 durch Einstellung eines entsprechenden Stromes in der Magnetspule 8 einstellbar, wofür aber im vorliegenden Fall kein Bedarf besteht. Das Stellglied 3 muss durch nicht dargestellte Dichteinrichtungen in dem Brenngasventil 1 geführt werden, damit kein Brenngas austreten kann.
  • In Fig. 2 ist eine alternative Ausführung der Erfindung schematisch dargestellt. Hier erfolgt die Beeinflussung des Volumenstromes 11, 12 im Strömungsweg 6 nicht durch Eingriff in das Brenngasventil 1, sondern stromaufwärts oder stromabwärts von diesem. Welche der beiden Möglichkeiten gewählt wird, hängt unter anderem von den Platzverhältnissen am jeweiligen Gerät und Ort ab. Der beschriebene Effekt der Abmagerung des Gemisches aus Luft und Brenngas beim Start eines Heizgerätes kann auch durch eine gezielt erzeugbare Verengung des Querschnittes Q des Strömungsweges 6 vor oder hinter dem Brenngasventil 1 erreicht werden. Eine einfache Verengungsmembran 15 wird dazu von dem Stellglied 3 teilweise in den Strömungsweg 6 gedrückt. In der Ruheposition P1 liegt die Verengungsmembran 15 quasi flach an einer Wand des Strömungsweges 6 an, wird aber in der Startposition P2 von dem Stellglied 3 in den Strömungsweg gedrückt und verengt oder begrenzt dadurch dessen freien Querschnitt Q. Der Antrieb und die Steuerung des Stellgliedes 3 können genau wie oben anhand von Fig. 1 beschreiben verwirklicht werden.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt es, mit einer einfachen und robusten Einrichtung den Volumenstrom an Wasserstoff oder wasserstoffhaltigem Brenngas durch ein pneumatisches Brenngasventil 1 für den Startvorgang eines Heizgerätes gezielt zu verringern, um den Zündvorgang sicherer und leichter steuerbar zu machen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Pneumatisches Brenngasventil
    2
    Ventilkörper
    3
    Stellglied
    4
    Tauchspule
    5
    Gehäuse
    6
    Strömungsweg
    7
    Permanentmagnet
    8
    Magnetspule
    9
    Schalter
    10
    Stromquelle
    11
    Volumenstrom (Eintritt)
    12
    Volumenstrom (Austritt)
    13
    Zuleitungen
    14
    Ventilsitz
    15
    Verengungsmembran
    16
    Steuereinheit
    Q
    Querschnitt
    P1
    Ruheposition
    P2
    Startposition

Claims (8)

  1. Verfahren zur Beeinflussung eines Volumenstromes (11, 12) durch einen Strömungsweg (6) für Brenngas zu einem Heizgerät, wobei der Strömungsweg (6) ein pneumatisches Brenngasventil (1) aufweist, wobei innerhalb oder außerhalb des Brenngasventils (1) ein zusätzliches elektro-mechanisches Stellglied (3) den Strömungsweg (6) beeinflusst und dessen freien Querschnitt (Q) verengt und/oder begrenzt und wobei das Verfahren beim Zünden eines Gemisches aus Luft und Wasserstoff oder einem wasserstoffhaltigen Brenngas angewandt wird, indem der Volumenstrom (11, 12) beim Starten des Heizgerätes zumindest bis zur Zündung des Gemisches reduziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zusätzliche Stellglied (3) auf einen Ventilkörper (2) des Brenngasventils (1) wirkt und dessen Öffnung begrenzt oder verringert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zusätzliche Stellglied (3) einen Querschnitt (Q) des Strömungsweges (6) stromaufwärts oder stromabwärts des Brenngasventils (1) begrenzt oder verringert.
  4. Anordnung zur Beeinflussung eines Volumenstromes (11, 12) durch einen Strömungsweg (6) für Brenngas zu einem Heizgerät, wobei der Strömungsweg (6) ein pneumatisches Brenngasventil (1) aufweist, wobei innerhalb oder außerhalb des Brenngasventils (1) ein zusätzliches elektro-mechanisches Stellglied (3) vorhanden ist, welches einen freien Querschnitt (Q) des Strömungsweges (6) verengen und/oder begrenzen kann und wobei das zusätzliche Stellglied (3) auf einen Ventilkörper (2) des Brenngasventils (1) im Strömungsweg (6) wirkt.
  5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei das zusätzliche Stellglied (3) mindestens zwei Positionen (P1, P2) einnehmen kann, eine (P1) ohne Verengung des Querschnittes (Q) und eine (P2) mit Verengung des Querschnittes (Q).
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei das zusätzliche Stellglied (3) von einer Magnetspule (8) im Zusammenwirken mit einem Permanentmagneten (7) oder einem magnetisierbaren Bauteil bewegbar ist.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das zusätzliche Stellglied (3) mit einer Steuereinheit (16) verbunden ist, die eingerichtet ist, einen Zündvorgang des Heizgerätes und das zusätzliche Stellglied (3) zu steuern.
  8. Computerprogrammprodukt umfassend Befehle, die bewirken, dass die Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführt.
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