Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gas-Luft-Mengenregelung bei einem Gasgebläsebrenner nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Ein solches Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind aus der DE-OS 2 834 242 bekannt. Die Gaszufuhr wird dabei der Luftzufuhr so nachgeführt, dass bei Teillast diejenige Gemischzusammensetzung erhalten bleibt, die zuvor bei der Einregulierung des Vollastbetriebes hinsichtlich optimaler Gemischzusammensetzung eingestellt wurde. Die Nachführung der Gaszufuhr beruht auf der Messung des Druckes in der Luftleitung und der proportionalen Änderung der Gaszufuhr aufgrund der Variation des Luftdruckes. Voraussetzung für die einwandfreie Funktion ist, dass der Druck in der Luftleitung zum Brenner und die dem Brenner zugeführte Luftmenge proportional sind. Dies trifft im allgemeinen dann zu, wenn die Luftzufuhr zum Brenner durch eine Drosselklappe gesteuert wird.
Im Hinblick auf bessere Verbrennung des Heizgases sind jedoch auch Brenner entwickelt worden, bei denen keine eingangs- oder ausgangsseitig angeordnete Drosselklappe vorhanden ist. Es sind Brenner bekannt, bei denen die Brennerleistung durch Variation des Ausströmquerschnitts im Brennerkopf mittels einer Stauscheibe gesteuert wird, wodurch vor allem eine bessere Durchmischung von Luft und Gas im Kleinlastbereich erreicht werden soll. Nachteilig dabei ist, dass der Druck in der Luftleitung zwischen Gebläse und Brenner durch die bei unterschiedlicher Leistung unterschiedliche Position der Stauscheibe kaum variiert wird, so dass die Grösse dieses Luftdrucks nicht zur Steuerung der Gasmenge herangezogen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem bzw. der trotz kaum variierenden Luftdrucks die Gasmenge zur Leistungssteuerung und -regelung der Luftmenge nachgeführt werden kann.
Die Lösung der Aufgabe gelingt durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 3 aufgeführten Massnahmen.
Bei der Erfindung wird eine Grösse ausgewertet, die auch dann einen eindeutigen Zusammenhang mit dem Massenstrom hat, wenn im Brennerkopf eine Stauscheibe vorhanden ist, deren Position variiert wird. Diese Grösse wird in einen Druck umgewandelt, dem dann die Gasmenge mittels eines Verhältnisreglers nachgeführt werden kann. Nachdem sich pneumatische Regelungen bewährt haben, insbesondere pneumatische oder pneumatisch-hydraulische Verhältnisregler, kann bei der Erfindung diese Regelungsart beibehalten werden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, den Massenstrom im Luftkanal dadurch zu bestimmen, dass eine Stauscheibe als Messfühler in den Luftkanal eingefügt wird. Die Stauscheibe liefert eine Kraft, die dem Produkt aus Geschwindigkeit des Luftstroms und der Dichte und somit dem Massenstrom proportional ist. Diese Kraft kann mittels eines Wandlers in einen Steuerdruck umgewandelt werden, der nun als pneumatische Grösse zur direkten Ansteuerung eines Verhältnisreglers verwendet werden kann.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Gas-Luft-Mengenregelung für Gasgebläsebrenner und
Fig. 2 eine Ausführungsvariante.
In der Figur 1 ist ein Brennerkopf 1 dargestellt, dem über eine Gasleitung 2 das Verbrennungsgas und über einen Luftkanal 3 die zur Verbrennung benötigte Luft zugeführt werden. Die Luft wird von einem Gebläse 4 gefördert.
Im Brennerkopf 1 ist eine Steuer-Stauscheibe 5 angeordnet, mit deren Hilfe die Leistung des Brenners variiert werden kann, was z.B. durch Bewegung in den mit einem Doppelpfeil gekennzeichneten Richtungen erfolgt. Die Variation der Luftmenge erfolgt dabei durch Änderung des Ausströmquerschnitts für die Luft.
Im Zuge der Gasleitung 2 ist ein Verhältnisregler 6 bekannter Bauart enthalten. An diesem Verhältnisregler 6 sind Mittel vorhanden, mit denen die Regelverstärkung und gegebenenfalls auch eine Begrenzung eingestellt werden können. Unter Regelverstärkung ist hier das Verhältnis der Änderung der Gasmenge zur Änderung der Luftmenge zu verstehen. Eine Begrenzung kann dazu dienen, dass beispielsweise unterhalb eines minimalen Steuerdruckes entsprechend einer minimalen Luftmenge das die Gaszufuhr steuernde Ventil geschlossen bleibt. Daraus ergibt sich dann auch, dass bei sehr kleinen Gasmengen ein bedeutender Luftüberschuss auftritt, was aus verbrennungstechnischen Gründen wünschenswert ist. Mit zunehmender Gasmenge ist dann der Luftüberschuss kleiner.
Im Luftkanal 3 ist eine Messstauscheibe 7 eingebaut, mit der über den dynamischen Druck die Masse des Luftstroms erfassbar ist. Die auf die Messstauscheibe 7 wirkende Kraft ist der Dichte und der Strömungsgeschwindigkeit der Luft und somit dem Massenstrom der Luft proportional. Die Messstauscheibe 7 wirkt über einen um einen Drehpunkt 8 drehbaren Hebel 9 auf eine Membran 10. Dabei stützt sich ein am der Messstauscheibe 7 gegenüber liegenden Ende des Hebels 9 fest angebrachter Stössel 11 auf der Oberfläche der Membran 10 ab.
Die Membran 10 verschliesst eine Kammer 12, die über einen Kanal 13 mit dem Luftkanal 3 und über eine Steuerleitung 14 mit dem Verhältnisregler 6 in Verbindung steht. Im Zuge des Kanals 13 ist eine Drossel 15 eingebaut, deren Funktion später beschrieben wird.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass die Kammer 12 mit dem Luftkanal 3 in Verbindung steht, denn diese Anordnung dient lediglich dazu, den Druck im Luftkanal 3 als Energiequelle für die Gewinnung eines noch zu beschreibenden Steuerdrucks heranzuziehen. In gewissen Fällen vorteilhaft wäre es, der Kammer 12 den nötigen Druck mittels einer Pumpe zuzuführen. Um jedoch eine derartige Pumpe einzusparen, ist die zuvor beschriebene Lösung mit einer Verbindung zwischen dem Luftkanal 3 und der Kammer 12 von Vorteil.
In die Kammer 12 ragt ein Rohr 16, dessen erstes Ende mit der Atmosphäre in Verbindung steht, also offen ist, und dessen zweites Ende eine Düse 17 bildet, die der Membran 10 gegenüber liegt und durch die Membran 10 verschliessbar ist. Die Messstauscheibe 7, der um den Drehpunkt 8 drehbare Hebel 9, die Membran 10, der Stössel 11, die Kammer 12, der Kanal 13 mit der darin befindlichen Drossel 15 und das Rohr 16 mit der Düse 17 bilden zusammen einen Wandler 18.
Nachfolgend wird die Funktion dieses Wandlers 18 beschrieben. Wenn das Gebläse 4 nicht in Betrieb ist, herrscht im Luftkanal 3 der Druck der umgebenden Atmosphäre und es existiert keine Strömung. Demzufolge wird auf die Messstauscheibe 7 kein Druck ausgeübt, und deshalb bewirkt die Messstauscheibe 7 ihrerseits auch keine Kraft auf die Membran 10 über den Hebel 9 und den Stössel 11. Da die Kammer 12 über den Kanal 13, in der die Drossel 15 eingebaut ist, mit dem Luftkanal in Verbindung steht, herrscht auch in der Kammer 12 atmosphärischer Druck. Ein in der Kammer 12 bestehender Überdruck würde sich über die Düse 17 abbauen, denn ein Überdruck in der Kammer 12 würde die Membran 10 in Richtung Stössel 11 bewegen, weil dieser Stössel 11 keine Gegenkraft ausübt. Wenn in der Kammer 12 atmosphärischer Druck herrscht, so weist auch die Steuerleitung 14 diesen Druck auf.
Dadurch ist das zum Verhältnisregler 6 gehörende Ventil geschlossen, die Gaszufuhr zum Brenner also unterbrochen.
Wenn das Gebläse 4 in Betrieb ist, herrscht im Luftkanal 3 ein Überdruck gegenüber der Atmosphäre und es herrscht eine je nach Position der Steuer-Stauscheibe 5 unterschiedlich starke Strömung. Je grösser der durch die Stellung der Steuer-Stauscheibe 5 freigegebene Ausströmquerschnitt ist, desto stärker ist die Luftströmung. Durch die Strömung wird wie erwähnt eine Kraft auf die Messstauscheibe 7 ausgeübt, die über den Hebel 9 und den Stössel 11 auf die Membran 10 übertragen wird. Die Membran 10 bewegt sich dabei so, dass die Düse 17 des Rohres 16 verschlossen wird. Da gleichzeitig im Luftkanal 3 ein bestimmter Druck herrscht, der grösser ist als der Druck der Atmosphäre, wird in der Kammer 12 ein Druck aufgebaut. Der sich aufbauende Druck in der Kammer 12 hängt vom Verhältnis der Strömungswiderstände in der Drossel 15 und in der Düse 17 ab.
Wenn angenommen wird, dass die Düse 17 gänzlich verschlossen sei, dann entspricht der Druck in der Kammer 12 dem Druck im Luftkanal 3.
Die beschriebene bevorzugte Variante mit einer Verbindung zwischen dem Luftkanal 3 und der Kammer 12 erweist sich dabei schon deswegen als besonders vorteilhaft, weil bei der Ausführung mit einer besonderen Pumpe zur Erzeugung des Luftdrucks auch noch Mittel nötig wären, um die Pumpe dann abzuschalten, wenn das Gebläse 4 nicht in Betrieb ist. Zwar ist das Abschalten der Pumpe nicht zwingend notwendig, jedoch sinnvoll, weil der Lauf der Pumpe bei im übrigen abgestellter Brenneranlage unsinnig wäre.
Der Druck in der Kammer 12 wirkt über die Steuerleitung 14 auch auf den Verhältnisregler 6. Das Gasventil des Verhältnisreglers 6 wird nun entsprechend der Grösse des Druckes in der Kammer 12 geöffnet. Wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit im Luftkanal 3 erhöht, was durch eine Bewegung der Steuer-Stauscheibe 5 in \ffnungsrichtung bewirkt wird, so wird die an der Messstauscheibe 7 wirksame Kraft grösser und damit die auch vom Stössel 11 auf die Membran 10 übertragene Kraft. Damit wird die \ffnung der Düse 17 verringert, was einen Druckanstieg in der Kammer 12 bewirkt. Dadurch wird bewirkt, dass das Gasventil des Verhältnisreglers 6 weiter geöffnet wird. Einer steigenden Luftmenge folgt also eine steigende Gasmenge. Die Gasmenge wird der Luftmenge nachgeführt.
Wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit im Luftkanal 3 verringert, was durch eine Bewegung der Steuer-Stauscheibe 5 in Schliessrichtung bewirkt wird, so wird die an der Messstauscheibe 7 wirksame Kraft kleiner und damit die auch vom Stössel 11 auf die Membran 10 übertragene Kraft. Damit wird die \ffnung der Düse 17 vergrössert, was einen Druckabfall in der Kammer 12 bewirkt. Dadurch wird bewirkt, dass das Gasventil des Verhältnisreglers 6 weiter geschlossen wird. Einer fallenden Luftmenge folgt also eine fallende Gasmenge. Die Gasmenge wird wiederum der Luftmenge nachgeführt.
Es wurde gezeigt, dass der Druck in der Kammer 12, - und dieser Druck ist der Steuerdruck ps für den Verhältnisregler 6 -, vom Massenstrom im Luftkanal 3 abhängig ist. Der Eingangsdruck am Verhältnisregler 6 hängt infolgedessen von der dem Brenner pro Zeiteinheit zugeführten Luftmenge ab, denn die Strömungsgeschwindigkeit im Luftkanal 3 beeinflusst die dem Brenner pro Zeiteinheit zugeführte Luftmasse. Da nun der Verhältnisregler 6 dem Brenner eine dem Steuerdruck ps an seinem Eingang proportionale Gasmenge zuführt, ist gewährleistet, dass der Brenner immer aufeinander abgestimmte Mengen von Verbrennungsgas und Luft erhält.
Der Steuerdruck ps kann bei der Ausführung mit einer Verbindung zwischen dem Luftkanal 3 und der Kammer 12 höchstens so hoch sein wie der Luftdruck im Luftkanal 3. Wird dagegen eine separate Pumpe zur Erzeugung des Druckes vorgesehen, so entfällt diese Beschränkung in der Höhe des Steuerdrucks ps, was von Vorteil sein kann.
Besonders vorteilhaft an diesem Wandler 18 ist, dass keine zusätzlichen Vorrichtungen nötig sind, um den Wandler 18 eigensicher zu machen. Aus Sicherheitsgründen muss es unmöglich sein, dass dem Brenner ein Gemisch von Verbrennungsgas und Luft zugeführt wird, dessen Verbrennungsgas-Anteil höher ist als der stöchiometrische Wert. Dies ist auch im Störungsfall für diesen Wandler 18 gewährleistet. Mögliche Störungsursachen könnten z.B. sein: Verstopfen der Drossel 15, Bruch der Membran 10, Verstopfen der Düse 17.
Wenn die Drossel 15 durch im Luftstrom mitgeführte Partikel verstopfen sollte, so kann sich der Steuerdruck ps nicht aufbauen, so dass der Verhältnisregler 6 kein Steuersignal erhält und somit dem Brenner kein Gas zugeführt wird. Verstopft die Drossel 15 nur teilweise, so folgt der Steuerdruck ps etwas verzögert, was zur Folge hat, dass temporär ein Luftüberschuss entsteht. Dieser Zustand ist zwar unerwünscht, jedoch unkritisch. Beim Bruch der Membrane 10 kann sich kein Steuerdruck ps aufbauen, was wie erwähnt dazu führt, dass der Verhältnisregler 6 kein Steuersignal erhält und somit dem Brenner kein Gas zugeführt wird. Das Verstopfen der Düse 17 würde dazu führen, dass der Steuerdruck ps zu hoch würde. Daraus folgte eine überstöchiometrische Gasmenge, was nicht zulässig ist.
Nun ist aber das Verstopfen der Düse 17 dann nicht zu befürchten, wenn die Drossel 15 einen kleineren Querschnitt hat als die Düse 17, weil allenfalls mit dem Luftstrom beförderte Fremdpartikel dann bereits in der Drossel 15 hängen bleiben und somit nicht bis zur Düse 17 gelangen können. Es ist deshalb besonders vorteilhaft, wenn die Düse 17 einen grösseren Querschnitt hat als die Drossel 15, weil damit eine zusätzliche Vorrichtung entbehrlich ist, um die Sicherheit des Wandlers 18 zu gewährleisten.
Mit Vorteil können Funktionen, die gemäss dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel im Verhältnisregler 6 realisiert sind, in den Wandler 18 integriert werden. So ist es (Fig. 2) möglich, die Einstellung des Verhältnisses zwischen Luftmenge und Gasmenge, die üblicherweise in einem Verhältnisregler vorgesehen ist, im Wandler 18a zu realisieren. Bei dieser Ausführungsvariante ist ein weiterer Hebel 19 vorhanden, der um einen Drehpunkt 20 bewegbar ist. An dessen dem Drehpunkt 20 entgegengesetzten Ende befindet sich der Stössel 11, der an der Membran 10 anliegt. Zwischen dem Hebel 9 der Messstauscheibe 7 und dem Hebel 19 ist ein in seiner Position verschiebbares Einstellglied 21 angeordnet, das das Übersetzungsverhältnis zwischen den Hebeln 9 und 19 und damit das Verhältnis Luftmenge zu Gasmenge bestimmt.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass der Verhältnisregler einfacher gestaltet werden kann. Bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 2 ist in einem Verhältnisregler 6a eine Einstellung der Proportionalität nicht mehr vorgesehen, sondern nur noch eine Begrenzung. Der Verhältnisregler 6a enthält deshalb zur Vorgabe einer Mindest-Luftmenge bei Kleinlast eine Kleinlastfeder 22.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, auch die Mindest-Luftmengen-Einstellung für Kleinlast noch in den Wandler 18a zu integrieren. Bei einer solchen weiteren Ausführungsvariante ist die Kleinlastfeder 22 Bestandteil des Wandlers. Damit sind die wesentlichen Funktionen des nachgeschalteten Verhältnisreglers bereits im Wandler realisiert, so dass der nachgeschaltete Verhältnisregler im Prinzip ein Gleichdruckregler ist. Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen wird eine Messstauscheibe 7 zur Messung des Massenstroms im Luftkanal 3 verwendet. Statt einer Messstauscheibe 7 kann jedoch auch eine andere Vorrichtung zur Messung des Massenstroms verwendet werden. So ist es möglich, einen nach dem Schwebekörper-Prinzip arbeitenden Durchflussmesser vorzusehen, bei dem zum Beispiel die Position des Schwebekörpers elektromagnetisch erfasst wird.
Das elektrische Ausgangssignal eines solchen Schwebekörper-Durchflussmessers kann dann mit an sich bekannten Mitteln in eine Kraft transformiert werden, die dann auf die Membran 10 einwirkt.
The invention relates to a method for gas-air volume control in a gas fan burner according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.
Such a method and devices for carrying out the method are known from DE-OS 2 834 242. The gas supply is tracked to the air supply in such a way that at partial load the mixture composition that was previously set with regard to the optimum mixture composition during the adjustment of the full load operation is retained. The tracking of the gas supply is based on the measurement of the pressure in the air line and the proportional change in the gas supply due to the variation in the air pressure. A prerequisite for proper functioning is that the pressure in the air line to the burner and the amount of air supplied to the burner are proportional. This is generally true when the air supply to the burner is controlled by a throttle valve.
With a view to better combustion of the heating gas, however, burners have also been developed in which there is no throttle valve arranged on the inlet or outlet side. Burners are known in which the burner output is controlled by varying the outflow cross section in the burner head by means of a baffle plate, the main purpose of which is to achieve better mixing of air and gas in the low-load range. The disadvantage here is that the pressure in the air line between the fan and burner is hardly varied by the different position of the baffle plate with different power, so that the size of this air pressure can not be used to control the amount of gas.
The invention is based on the object of providing a method and a device in which, in spite of barely varying air pressure, the amount of gas can be tracked for power control and regulation of the amount of air.
The problem is solved by the measures listed in the characterizing part of claim 1 or 3.
In the case of the invention, a quantity is evaluated which has a clear connection with the mass flow even if a baffle plate is present in the burner head, the position of which is varied. This quantity is converted into a pressure, which the amount of gas can then be tracked by means of a ratio regulator. After pneumatic controls have proven themselves, in particular pneumatic or pneumatic-hydraulic ratio controllers, this type of control can be retained in the invention.
It has proven to be particularly advantageous to determine the mass flow in the air duct by inserting a baffle plate as a measuring sensor into the air duct. The baffle plate delivers a force that is proportional to the product of the speed of the air flow and the density and thus the mass flow. This force can be converted into a control pressure by means of a converter, which can now be used as a pneumatic variable for direct control of a ratio regulator.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it
Fig. 1 shows a device for gas-air volume control for gas blast burners and
Fig. 2 shows an embodiment.
FIG. 1 shows a burner head 1, to which the combustion gas is supplied via a gas line 2 and the air required for combustion via an air duct 3. The air is conveyed by a blower 4.
A control baffle plate 5 is arranged in the burner head 1, with the aid of which the output of the burner can be varied, which e.g. by moving in the directions marked with a double arrow. The amount of air is varied by changing the outflow cross-section for the air.
In the course of the gas line 2, a ratio controller 6 of known design is included. Means are present on this ratio controller 6 with which the control gain and possibly also a limitation can be set. Control gain is to be understood here as the ratio of the change in the amount of gas to the change in the amount of air. A limitation can serve, for example, to ensure that the valve controlling the gas supply remains closed below a minimum control pressure corresponding to a minimum amount of air. This also means that there is a significant excess of air with very small amounts of gas, which is desirable for reasons of combustion technology. As the amount of gas increases, the excess air is smaller.
In the air duct 3, a measuring disc 7 is installed, with which the mass of the air flow can be detected via the dynamic pressure. The force acting on the measuring baffle 7 is proportional to the density and the flow velocity of the air and thus the mass flow of the air. The measuring congestion plate 7 acts on a membrane 10 via a lever 9 which can be rotated about a pivot point 8. A plunger 11 fixedly attached to the end of the lever 9 opposite the measuring congestion plate 7 is supported on the surface of the membrane 10.
The membrane 10 closes a chamber 12 which is connected to the air duct 3 via a duct 13 and to the ratio regulator 6 via a control line 14. In the course of the channel 13, a throttle 15 is installed, the function of which will be described later.
It is not absolutely necessary for the chamber 12 to be connected to the air duct 3, since this arrangement merely serves to use the pressure in the air duct 3 as an energy source for the generation of a control pressure to be described. In certain cases it would be advantageous to supply the necessary pressure to the chamber 12 by means of a pump. However, in order to save such a pump, the solution described above with a connection between the air duct 3 and the chamber 12 is advantageous.
A tube 16 protrudes into the chamber 12, the first end of which is connected to the atmosphere, that is to say is open, and the second end of which forms a nozzle 17 which lies opposite the membrane 10 and can be closed by the membrane 10. The measuring congestion plate 7, the lever 9 rotatable about the pivot point 8, the diaphragm 10, the plunger 11, the chamber 12, the channel 13 with the throttle 15 therein and the pipe 16 with the nozzle 17 together form a converter 18.
The function of this converter 18 is described below. When the fan 4 is not in operation, the pressure in the surrounding atmosphere prevails in the air duct 3 and there is no flow. As a result, no pressure is exerted on the measuring baffle plate 7 and therefore the measuring baffle plate 7 in turn does not exert any force on the diaphragm 10 via the lever 9 and the plunger 11. is connected to the air duct, there is also atmospheric pressure in the chamber 12. An overpressure existing in the chamber 12 would dissipate via the nozzle 17, because an overpressure in the chamber 12 would move the membrane 10 in the direction of the plunger 11, because this plunger 11 does not exert any counterforce. If there is atmospheric pressure in the chamber 12, the control line 14 also has this pressure.
As a result, the valve belonging to the ratio regulator 6 is closed, so the gas supply to the burner is interrupted.
When the fan 4 is in operation, there is an overpressure in the air duct 3 with respect to the atmosphere and there is a flow of different strength depending on the position of the control baffle plate 5. The larger the outflow cross-section released by the position of the control baffle plate 5, the stronger the air flow. As mentioned, the flow exerts a force on the measuring baffle plate 7, which is transmitted to the membrane 10 via the lever 9 and the plunger 11. The membrane 10 moves in such a way that the nozzle 17 of the tube 16 is closed. Since there is at the same time a certain pressure in the air duct 3 which is greater than the pressure of the atmosphere, a pressure is built up in the chamber 12. The pressure that builds up in the chamber 12 depends on the ratio of the flow resistances in the throttle 15 and in the nozzle 17.
If it is assumed that the nozzle 17 is completely closed, then the pressure in the chamber 12 corresponds to the pressure in the air duct 3.
The described preferred variant with a connection between the air duct 3 and the chamber 12 proves to be particularly advantageous because, in the embodiment with a special pump for generating the air pressure, means would also be necessary to switch the pump off when that Fan 4 is not in operation. It is not absolutely necessary to switch off the pump, but it makes sense because the pump would not run if the burner system was otherwise turned off.
The pressure in the chamber 12 also acts on the ratio controller 6 via the control line 14. The gas valve of the ratio controller 6 is now opened in accordance with the size of the pressure in the chamber 12. If the flow velocity in the air duct 3 increases, which is caused by a movement of the control baffle plate 5 in the opening direction, the force acting on the measuring baffle plate 7 becomes larger and thus the force also transmitted from the plunger 11 to the membrane 10. The opening of the nozzle 17 is thus reduced, which causes an increase in pressure in the chamber 12. This causes the gas valve of the ratio regulator 6 to be opened further. An increasing amount of air is followed by an increasing amount of gas. The amount of gas is adjusted to the amount of air.
If the flow velocity in the air duct 3 decreases, which is caused by a movement of the control baffle plate 5 in the closing direction, the force acting on the measuring baffle plate 7 becomes smaller and thus the force also transmitted from the plunger 11 to the membrane 10. The opening of the nozzle 17 is thus enlarged, which causes a pressure drop in the chamber 12. This causes the gas valve of the ratio regulator 6 to be closed further. A falling amount of air is followed by a falling amount of gas. The amount of gas is in turn tracked by the amount of air.
It has been shown that the pressure in the chamber 12, and this pressure is the control pressure ps for the ratio regulator 6, is dependent on the mass flow in the air duct 3. The inlet pressure at the ratio regulator 6 consequently depends on the amount of air supplied to the burner per unit of time, because the flow velocity in the air duct 3 influences the air mass supplied to the burner per unit of time. Since the ratio controller 6 now supplies the burner with a gas quantity proportional to the control pressure ps at its inlet, it is ensured that the burner always receives coordinated quantities of combustion gas and air.
The control pressure ps in the embodiment with a connection between the air duct 3 and the chamber 12 can be at most as high as the air pressure in the air duct 3. If, on the other hand, a separate pump for generating the pressure is provided, this limitation in the amount of the control pressure ps is eliminated , which can be an advantage.
A particular advantage of this converter 18 is that no additional devices are required to make the converter 18 intrinsically safe. For safety reasons, it must be impossible for the burner to be supplied with a mixture of combustion gas and air, the proportion of which in the combustion gas is higher than the stoichiometric value. This is also ensured in the event of a fault for this converter 18. Possible causes of malfunction could e.g. be: blockage of the throttle 15, breakage of the membrane 10, blockage of the nozzle 17.
If the throttle 15 should become blocked by particles entrained in the air flow, the control pressure ps cannot build up, so that the ratio regulator 6 receives no control signal and thus no gas is supplied to the burner. If the throttle 15 is only partially blocked, the control pressure ps follows somewhat delayed, with the result that a temporary excess of air arises. While this condition is undesirable, it is not critical. If the diaphragm 10 breaks, no control pressure ps can build up, which, as mentioned, means that the ratio controller 6 receives no control signal and thus no gas is supplied to the burner. Clogging of the nozzle 17 would result in the control pressure ps becoming too high. This resulted in an over-stoichiometric amount of gas, which is not permitted.
However, there is no need to worry about the nozzle 17 becoming blocked if the throttle 15 has a smaller cross section than the nozzle 17, because any foreign particles conveyed by the air flow then get caught in the throttle 15 and therefore cannot reach the nozzle 17 . It is therefore particularly advantageous if the nozzle 17 has a larger cross section than the throttle 15, because an additional device is therefore unnecessary to ensure the safety of the converter 18.
Functions that are implemented in the ratio controller 6 according to the exemplary embodiment described above can advantageously be integrated into the converter 18. It is thus possible (FIG. 2) to implement the setting of the ratio between the amount of air and the amount of gas, which is usually provided in a ratio controller, in the converter 18a. In this embodiment variant there is a further lever 19 which can be moved about a pivot point 20. At its end opposite the pivot point 20 there is the plunger 11, which bears against the membrane 10. Between the lever 9 of the measuring plate 7 and the lever 19 there is an adjusting member 21 which is displaceable in its position and which determines the transmission ratio between the levers 9 and 19 and thus the ratio of the air quantity to the gas quantity.
This measure ensures that the ratio controller can be designed more simply. In the embodiment variant according to FIG. 2, an adjustment of the proportionality is no longer provided in a ratio controller 6a, but only a limitation. The ratio controller 6a therefore contains a low-load spring 22 for specifying a minimum air volume at low load.
Furthermore, it may be advantageous to also integrate the minimum air quantity setting for low loads in the converter 18a. In such a further embodiment variant, the small load spring 22 is part of the converter. The essential functions of the downstream ratio controller are thus already implemented in the converter, so that the downstream ratio controller is in principle a constant pressure controller. In the exemplary embodiments explained above, a measuring congestion disk 7 is used to measure the mass flow in the air duct 3. Instead of a measuring baffle 7, however, another device for measuring the mass flow can also be used. It is thus possible to provide a flow meter working according to the float principle, in which, for example, the position of the float is recorded electromagnetically.
The electrical output signal of such a variable area flowmeter can then be transformed into a force by means known per se, which then acts on the membrane 10.