DE3434200A1

DE3434200A1 - Anlaufsteuerung fuer eine gasbeheizte waermequelle

Info

Publication number: DE3434200A1
Application number: DE19843434200
Authority: DE
Inventors: Peter 5632 Wermelskirchen Friedrich
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1983-10-03
Filing date: 1984-09-18
Publication date: 1985-04-11

Description

Jon . Vai 1.1 ant GmbH u. Co

DF 1107

17. September 1984

Anlaufsteuerung für eine gasbeheizte Wärmequelle

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf.eine Anlaufsteuerung für eine gasbeheizte Wärmequelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Wird bei bekannten gasbeheizten Wärmequellen dieser Art nach Vorliegen einer Wärmeanforderung, z. B. von einem Vor 1 auf temperaturregler, die Wärmequelle sofort mit einer Teillast in Betrieb genommen, so ist, da das Gebläse mit Nennleistung betrieben wird, die Bypaßklappe in einer mehr oder weniger geöffneten Zwischenstellung. Das bedeutet, daß vom Gebläse teilweise Verbrennungsluft bzw. Abgase über den Wärmetauscher der brennstoffbeheizten Wärmequelle, teilweise aber auch direkt über den Bypaß angesäugt wird. Ist nun im Laufe einer mehr oder weniger langen Betriebszeit der Wärmetauscher der Wärme-

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quelle zugesetzt oder sonstwie die Gasströmung durch den Wärmetauscher behindert, so erfolgt eine für den Gasdurchsatz zu geringe Durchspülung der Verbrennungskammer mit Frischluft, da die Differenz des Frischluftdurchsatzes über die Bypaßklappe erfolgt. Aus diesem Grunde registriert auch die Luf tmangelsicherulng, die normalerweise im Zuluftquerschnitt stromauf des Gebläses angeordnet ist, einen ausreichenden Nenndurchsatz an Verbrennungsluft, es kommt aber trotzdem zu einer unvollständigen Verbrennung mit ihren unbedingt zu vermeidenden Folgen.

Aus diesem Grund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Anlaufen der gasbeheizten Wärmequelle nur dann erfolgen zu lassen, wenn der Luftdurchsatz durch den Wärmetauscher oberhalb einer einstellbaren Grenzschwelle liegt.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren eins bis drei der Zeichnungen nähererläutert.

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Es zeigen: Figur eins eine Prinzipdarstellung eines gasbeheizten UmI aufwasserheizers für Heizungszwecke, Figur zwei eine elektrische Schaltung und Figur drei ein Diagramm.

Der Umlaufwasserheizer 1 weist eine Brennkammer 2 auf, die von einem Gehäuse 3 umgeben ist. Die Oberseite der Brennkammer 2 ist von einem Lamellenblock-Wärmetauscher abgeschlossen, der an eine mit einem Temperaturfühler versehene Vorlauf leitung 6 sowie an eine mit einer Umwälzpumpe 7 versehene Rücklauf 1 eitung 8 angeschlossen ist.

Der Temperaturfühler 5 ist über eine Meßleitung 9 mit einem Regler 10 verbunden. Die Brennkammer 2 beziehungsweise der Wärmetauscher 4 ist von einem unterhalb der Brennkammer 2 angeordneten Gasbrenner 11 beheizt, der über eine Gas zu!eitung 12 gespeist ist, in der ein stetig und proportional verstellbares pneumatisches Gasventil 13, das keine Schließstellung einnehmen kann, und eine durch einen über eine Leitung 47 mit dem Regler verbundenen Motor 14 verstellbare Drossel 15 angeordnet sind. Die nach unten zum Brenner 11 hin offene Brennkammer 2 ist an ihrer Oberseite 16 geschlossen und weist dort eine Bypaßöffnung 17 auf, die von einer Bypaßklappe 18 geöffnet, geschlossen oder auch stetig teilweise geschlossen werden kann. Die Bypaßklappe ist stel-

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lungsmäßig mit einem Endschalter 19 gekoppelt, der imstande ist, die geschlossene Endlage der Bypaßklappe 18 über eine Wirkverbindung 20 abzufühlen. Der Kontakt 19 ist über ein Leitungspaar 21 mit dem Regler 10 verbunden.

An der Oberseite 22 des Gehäuses 3 mündet eine konzentrische Luft/Abgasleitung 23, die aus einem innenliegenden Abgasrohr 24 und einem dazu konzentrischen Ringspalt 25 besteht, der sich zwischen dem Abgasrohr 24 und dem Innenmantel der Rohrleitung 23 bildet und als Frischluft-Zufuhrleitung dient. In den Ringspalt erstreckt sich eine Staustelle 26 in Form einer Ringblende, unmittelbar vor und hinter der Ringblende 26 zweigen zwei Druckmeßleitungen 27 und 28 ab, die zusammen mit einem Membrandruckgeber 29 und einem Schalter 30 eine Luftmangelsicherung 31 bilden. Der Schalter 30 ist über ein Leitungspaar 32 mit dem Regler 10 verbunden.

Das Innenrohr 24 weist ein von einem Elektromotor 33 angetriebenes Gebläse 34 auf, dessen Saugstutzen durch die Oberseite 16 der Brennkammer 2 in deren Inneres hineinragt. Der Motor 33 wird über eine Wirkverbindung 35 nach einer Regelanforderung mit Betriebsspannung beaufschlagt. Vom Regler 10 geht eine Stelleitung 36 ab, die zu einem Antriebsmotor 43 einer Luftmembranpumpe 37 führt, an deren Druckstutzen 38 ein pneumatischer Stellmotor 39

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und,ein Abblasstutzen 40 angeschlossen sind. Der Stellmotor treibt "über eine als Gestänge ausgebildete Wirkverbindung 41 sowohl das Antriebsglied des Proportional-Gasventils 13 als auch die Bypaßklappe 18 an und dient als pneumatischer Stellungsgeber für beide. Mit dem Proportional -Gas.venti 1 13 und der Drossel 15, die in ihrer einen Endstellung den Gasdurchsatz voll freigibt, während sie ihn in ihrer anderen aktivierten Stellung auf einen solchen Durchsatz begrenzt, daß der Gasbrenner gerade überzündet, liegt in Serie ein von einem Operator 44 betätigbares Ventils 45 in der Gaszuleitung 12, das nur eine Qffnungs- und eine Schließstellung einnehmen kann. Der Operator ist ein Elektromagnet, der über eine Leitung 46 an den Regler 10 angeschlossen ist.

Die elektrische Schaltung der AnI aufvorrichtung geht aus der Figur zwei hervor: An ein Netz mit den speisenden Klemmen R und MP ist eine Leitung 48 angeschlossen, die von der Netzleitung R ausgeht. Die Leitung ist über einen Arbeitskontakt 49 einer Vorrichtung 50 geführt, die ein Anlaufen der Wärmequelle verursachen soll. Bei dieser Vorrichtung kann es sich um einen Raum-, Außen- oder Brauchwassertemperaturfühler handeln. An die der Leitung 48 abgewandten Seite des Arbeitskontaktes 49 ist eine Leitungsverzweigung, bestehend aus zwei Leitungen

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35 und 51, angeschlossen. Die Leitung 35 führt über den Gebläsemotor 33 zur Netzklemme MP direkt. Die Leitung 51 hingegen ist über einen Ruhekontakt 52 des Zeitrelais 42, über einen Verzweigungspunkt 53, eine Relaisspule 54 und eine weitere Verzweigung 55 mit MP verbunden. Von dem Verzweigungspunkt 53 geht eine Leitung 56 ab, die zu zwei Arbeitskontakten 57 und 58 des Relais 54 führt, die beide parallel an die Leitung 56 angeschlossen sind. Auf der der Leitung 56 abgewandten Seite ist der Kontakt 57 mit der Leitung 36, das heißt dem Antriebsmotor 43 für die Luftmembranpumpe 37, verbunden, die auf ihrer anderen Seite an MP angeschlossen ist. Der Kontakt 58 ist mit der Leitung 47, das heißt dem Stellmotor 14 für die Blende 15, verbunden. Der Motor ist auf der dem Kontakt abgewandten Seite gleichermaßen mit MP verbunden. Von einem in der Leitung 35 zwischen dem Kontakt 49 und dem Gebläse 33 angeordneten Abzweigpunkt 59 geht eine Leitung 60 ab, die über einen Arbeitskontakt 61 des Zeitrelais 42 geführt 1st und zu einem weiteren Verzweigungspunkt 62 führt, an den zum einen die Spule des Zeitrelais 42, zum anderen eine Leitung 63 angeschlossen 1st, die der Spannungsversorgung des Reglers 10 dient. Der Regler 10 ist über eine weitere Leitung 64 mit einem Arbeitskontakt 65 des Zeitrelais verbunden, die zu einem Verzweigungspunkt 66 der Leitung 36 führt. Die Spule des

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Zeitrelais 42 ist auf der der Verzweigung 62 abgewandten Seite über eine Leitung 67 mit der Verzweigung 55 verbunden .

Die Funktion der in ihrem Aufbau in der Figur eins und in ihrer Schaltung in der Figur zwei dargestellten Anlaufvorrichtung wird nunmehr anhand der Diagramme der Figur drei näher erläutert. In der Figur drei ist in der Ordinate die Zeit und in der Abszisse der Ruhe- beziehungsweise der Arbeitszustand der Elemente 13, 17, 15, 43, 19, 33, 30, 44 und 42 dargestellt.

Resultiert ein Einschaltbefehl für die gasbeheizte Wärmequelle, so schließt der Kontakt 49. Das entspricht dem Zeitpunkt Tq. Ein Schließen dieses Kontaktes setzt die Spule 54 des zugehörigen Relais unter Spannung, so daß es seinen Schaltzustand wechselt, und schaltet weiterhin die Betriebspannung unmittelbar auf den Antriebsmotor des Gebläses 34, das anläuft und gemäß der Kurve 70 kurz nach dem Anlauf seine maximale Leistung und damit seinen maximalen Luftdurchsatz erreicht. Das Umschalten der Arbeitskontakte 57 und 58 bewirkt zum einen das Anlaufen des Motors 43, das heißt ein Fördern von Luft durch die Membranpumpe 37. Die Membranpumpe erreicht nahezu schlagartig gemäß der Kurve 71 ihre volle Leistung. Der Elektromagnet 14 wird erregt und.bringt die Blende 15 in

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ihre Arbeitsstellung, so daß sie demgemäß den Gasweg auf den Oberzünddurchsatz an Gas begrenzt. Dies ist durch die Kurve 72 dargestellt. Die Membranpumpe 37 betätigt den pneumatischen Stellmotor 39, der über die Wirkverbindung 41 das Gas-Proportionalventil 13 voll öffnet und die Bypaßklappe 18 in die Schließstellung bringt, die dabei den Kontakt 19 schließt. Ein Schließen des Kontaktes 19. führt dazu, daß Spannung gemäß der Phase R am Verzweigungspunkt 62 anliegt. Damit wird zunächst über die Leitung 67 das Zeitrelais 42 mit Spannung beaufschlagt, so daß dessen Kontakte 51 und 65 nach Ablauf einer an ihm einstellbaren Zeit und der Kontakt 61 sofort umschalten. Weiterhin erhält der Regler 10 über die Leitung 63 Betriebsspannung. Zwischenzeitlich ist durch den von dem Gebläse 34 an der Drosselstelle 26 aufgebauten Differenzdruck der Membranschalter 29 beaufschlagt worden, so daß der Kontakt 30 schließt. Damit erhält der Operator 44 Spannung vom Regler, so daß ein Gasfluß in der Gasleitung 12 resultiert, und zwar in Hohe des Oberzünddurchsatzes. Dieser Gasdurchsatz wird durch eine nicht dargestellte Zündvorrichtung gezündet, die entstehende Flamme wird überwacht und an den Regler 10 zurückgemeldet. Die Bewegung des Kontaktes 19 ist durch die Kurve 73 dargestellt. Der Kontakt 19 schließt mit dem Zeitpunkt Tj_-. Zu diesem Zeitpunkt wird auch das Zeit-

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glied 42 gemäß der Kurve 74 beaufschlagt, die an 1hm eingestellte Zelt 1st zum Zeitpunkt T2 abgelaufen. Das Schließen des Kontaktes 30 der Luftmangelsicherung 31 zeigt die Kurve 76. Die Betätigung des OperatorventiIs stellt die Kurve 75 dar. Die Bewegungen des Gas-Proportionalventils 13 und der Bypaßklappe 18 geschehen allmählich gemäß den Kurven 77 und 78.

Nach Ablauf der am Ze1tgl1ed einstellbar eingestellten Zeit zum Zeltpunkt T2 schalten die beiden restlichen Kontakte 52 und 65 des Zeitgliedes in ihre nicht dargestellte Lage, wonach der Motor 43 der Membranluftpumpe Über den dann geschlossenen Kontakt 65 vom Regler 10 eine Stellspannung erhält, deren Größe der Regelabweichung entspricht, die vom FUhler 5 festgestellt wurde. Weiterhin wird der Elektromagnet 14 spannungslos, so daß die Drosselblende 15 aus dem Gaspfad herausgenommen wird gemäß der Kurve 72. Der Gasdurchsatz wird dann nur noch durch das Proportional-Gasventi1 13 bestimmt. Der Operator 44 bleibt an Spannung. Die Stellung der Bypaßklappe und damit der Luftdurchsatz und der Gasdurchsatz sind fest gekoppelt und hängen nur von der Größe der Regelabweichung ab. Der Zeitpunkt T3 symbolisiert das Ausschalten der gasbeheizten Wärmequelle, was durch Offnen des Kontaktes 49 geschieht. Der Regler 10 wird zusammen mit dem Gebläsemotor 33 stromlos, die Luftmangelsiche-

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rung 31 öffnet den Kontakt 30, so daß der Gaspfad Über das Operatorventil geschlossen wird, und das Zeitrelais geht 1n seine dargestellte Ruhelage zurück.

Claims

Joh. Vaillant GmbH u. Co

DE 1107

17. September 1984

Ansprüche

Steuervorrichtung für das Anlaufen einer gasbeheizten Wärmequelle mit einem von einem stetig verstellbaren Gasventil beherrschten Gasbrenner, einer pneumatischen Druckmittelquelle zum Ansteuern des Gasventiles sowie einer Aristeuervorrichtung für eine Bypaßklappe im Verbrennungsluft-Abgasweg, der mit einem Gebläse und einer Luftmangelsicherung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst der Motor (33) für das Gebläse (34) und der Motor (43) für die pneumatische Druckmittelquelle (37) auf maximale Leistung geschaltet werden, wobei die Druckmittelquelle Über eine gemeinsame Verbindung (41) die Bypaßklappe (18) in Schließstellung und das im Gasweg (12) angeordnete Proporti onalstel Iventi 1 (13) in die VoIlöffnungsstel-

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lung sowie eine 1n Serie mit dem Proportionalstellventil liegende Blende (15) 1n die Drossel stellung bringt, worauf ein mit der Bypaßklappe

(18) verbundener Schließstellungsmeldekontakt

(19) die Schließstellung der Klappe an ein Zeitglied (42) meldet, welches nach Ablauf einer an 1hm einstellbaren Zelt abläuft und die Steuervorrichtung abschaltet, wenn in dieser Zelt nicht die Rückmeldung des Mindestluftdurchsatzes durch die Luftraangelsicherung (31) erfolgt.
2. . Steuervorrichtung nach Anspruch eins, dadurch

gekennzeichnet, daß nach Ablauf der am Zeltglied (42) eingestellten Zeit der Regler (10) den Antriebsmotor (43) der Druckmittelquelle (37) mit einer Leistung aktiviert, die der Größe der Regelabweichung entspricht.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch zwei, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit einem Kontakt (49) eines Wärmeanforderungsgliedes (50) eine Parallelschaltung liegt, in deren einem Zweig ein Motor (33) für das Gebläse (34) und in deren anderem Zweig ein Ruhekontakt (52) des Zeitgliedes (42) zusammen mit einer Spule (54) eines Relais liegt, wobei dieses Relais zwei

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Arbeitskontakte (57, 58) aufweist, die mit der die Spule (54) des Relais speisenden Leitung an einer Abzweigung (53) verbunden ist, die zwischen dem Ruhekontakt (52) des Zeitgliedes (42) und der Spule (54) des Relais liegt und wobei die im Verzweigungspunkt (53) abgewandten Seiten der Arbeitskontakte (57, 58) mit dem Antriebsmotor (43) der OruckmittelquelIe (37) und dem Antriebsmotor (14) der Drosselblende (15) verbunden sind.
4. . Steuervorrichtung nach Anspruch zwei, dadurch

gekennzeichnet, daß der Kontakt (49) des Wärmeanforderungsgliedes (50) unm1 ttelbar. der Kontakt (19) der Bypaßklappe (18) ist, an den sich eine Parallelschaltung anschließt, deren einer Zweig aus dem Regler (10) und deren anderer Zweig aus der Spule des Zeitgliedes (42) besteht.
5. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche eins bis vier, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (42) einen Selbsthaltearbeitskontakt (61) aufweist, der unmittelbar dem Kontakt (49) des Wärmeanforderungsgliedes (50) nachgeschaltet 1st.
6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche eins

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bis fünf, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (42) einen dritten Arbeitskontakt (65) aufweist, der einen Regelausgang des Reglers (10) mit der Leitung (36) verbindet, die den Arbeitskontakt (57) mit dem Antriebsmotor (43) der Druckmittelquelle (37) verbindet.

Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche eins bis sechs, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Ausgang (32) des Reglers (.10) über einen Arbeitskontakt (30) der Luftmangelsicherung (31) mit dem Antrieb (44) der Operatorventils (45) verbunden ist.