DEVICE FOR THE REGULATION OF GAS-FIRING MIXTURES

Abstract: 1. Apparatus for maintaining constant the mixing ratio of gas and combustion air which are fed through separate conduits to a blast burner having a pressure measuring point in one of the conduits, a membrane operated pressure transformer connected to the pressure measuring point which receives its working medium from one of the two conduits and produces a proportional pressure corresponding to the measured pressure and having a constant pressure controller controlled by the proportional pressure in the other conduit, characterised in that the membrane (16) of the pressure transformer (1) is held in its position of equilibrium by a valve controlled pilot (20) which receives the working medium and applies the proportional pressure to the constant pressure controller (11).

Description: Verfahren und Vorrichtung zur Gemischregelung für Gas feuerungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gemischregelung von Gas und Verbrennungsluft für Gas feuerungen mit Vorwärmung der von einem Gebläse dem Brenner zugeführten Verbrennungsluft und einen Wandler für Druck oder Differenzdruck in einen proportionalen Druck zur Durchführung des Verfahrens. Brenner mit Zufuhr der Verbrennungsluft von einem separaten Luftgebläse werden vorwiegend für Industriefeuerungen eingesetzt. In den meisten Fällen wird die gesamte Verbrennungsluft dem Brenner auf diese Weise ,zwangsweise zugeführt. Zur wirtschaftlichen Nutzung der Brennstoffenergie ist es notwendig, das optimale Mischungsverhältnis von Gas und Verbrennungsluft über den gesamten Lastbereich des Brenners möglichst konstant zu halten. Wenn die Temperaturen von Gas und Verbrennungsluft konstant sind, kann man mit bekannten Gleichdruckregelsystemen das Mischungsverhältnis Gas/ Verbrennungsluft konstant halten. Um den Brennstoffverbrauch zu verringern, wird bei vielen Gas feuerungen die Abgaswärme oder in Tunnelöfen auch die Speicherwärme des Brenngases zur Vorwärmung der Verbrennungsluft ausgenutzt, z. B. mit Hilfe von Rekuperatoren. Bei unterschiedlichem Wärmeangebot für die Rekuperatoren, z. B. bei Anfahr- oder Lastände rungsvorgängen, treten bei den bekannten direkten Re gelsystemen durch unterschiedliche Verbrennungslufttemperaturen entsprechende Abweichungen vom optimalen Gas/Luft-Verhältnis auf, die sich ungünstig auf Brenner stoffverbrauch und Ofenleistung auswirken. Nur mit Hilfe aufwendiger Verhältnisregelsysteme mit Durchflussmessung von Gas und Verbrennungsluft und elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Hilfsenergie zur Regelung des Gas/Luft-Verhältnisses konnte das bisher vermieden werden. Wegen der hohen Kosten für derartige Regler verzichten viele Betreiber von Gas feuerungen mit Luftvorwärmung auf eine so aufwendige Regelung und nehmen die entstehenden Nachteile und Energieverluste in Kauf. Bei Feuerungen, bei denen der Verbrennungsluftdruck erheblich geringer ist als der Gasdruck, ist eine Regelung der Gas zufuhr in Abhängigkeit vom Luftdruck mit einem einfachen Gleichdruckregelsystem nur möglich, wenn der Differenzdruck der Luft an einer Messdrossel oder der Luftdruck entsprechend verstärkt wird, um als Steuergrösse auf den Gasdruckregler wirken zu können. Aufgabe der Erfindung ist es demgemäss, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, mit deren Hilfe das Mischungsverhältnis von Gas und Verbrennungsluft, unabhängig von schwaAkenden Temperaturen der Verbrennungsluft, in einfacher Weise konstant gehalten werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur Regelung des Mischungsverhältnisses von Gas und Verbrennungsluft auch bei solchen Feuerungen zu schaffen, bei denen der Druck der Verbrennungsluft erheblich niedriger ist als der Gasdruck. Die Vorrich- tung zur Durchführung dieser Aufgaben soll kostengünstig herstellbar sein und mit geringen Regelabweichungen arbeiten. Ausserdem soll das Ubersetzungsserhältnis von Eingangsdruck zu Ausgangsdruck veränderbar sein. Diese Aufgaben werden durch die in den Ansprüche 1 bis 4 angegebenen Massnahmen bzw. Vorrichtungen gelöst. Die erfindengsqem=ssen Verfahren und der Druckwandler zur Durchführung der Verfahren werden nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert, die schematisch dargestellte Anordnungen zur Durchführung der Verfahren sowie eine beispielsweise Ausführungsform des Druckwandlers zeigen: F i g. 1 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. Die vom Gebläse 4 durch die Leitung 8 dem Brenner 5 zugeführte Verbrennungsluft wird im Rekuperator 9 erwärmt. Vor dieser Erwärmungsstelle 9 ist eine Messdrossel 2, vorzugsweise in Form einer Messblende oder -düse, in der Verbrennungsluftleitung 8 eingebaut. Der an dieser Messdrossel entstehende Differenzdruck wird über die Leitungen 6 und 7 dem Druckwandler 1 zugeführt. Der Differenzdruck wird im Druckwandler 1 in einen höheren Proportionaldruck umgewandelt, der über die Leitung 14 als Steuergrösse auf den in der Gasleitung 10 angeordneten Gasdruckregler 11 einwirkt. Die Leitung 12 dient zur Zufuhr des Hilfsmittels für den Druckwandler. Die Leitung 13 dient zum Abführen des Hilfsmittels z. B. beim Herunterregeln. F i g. 2 zeigt eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2. Statt einer Messdrossel ist eine Druckmessstelle 3 in der Verbrennungsluftleitung 8 vor dem Rekuperator 9 eingebaut. Der Druck der vom Gebläse 4 gelieferten dem Brenner 5 zugeführten Verbrennungsluft wird über die Leitung 6 dem Druckwandler 1 zugeführt. In diesem wird der Druck in einen verstärkten Proportionaldruck umgewandelt, der über die Leitung 14 als Steuergrösse auf den in der Gasleitung 10 angeordneten Gasdruckregler 11 einwirkt. Die Leitung 12 dient zur Zufuhr des Hilfsmittels für den Druckwandler. Die Leitung 13 dient zur Abfuhr des Hilfsmittels. F i g. 3 zeigt einen Längs schnitt durch eine bespielsweise Ausführungsform des Druckwandlers zur Durchführung der Verfahren 1 und 2. Im Gehäuse 15 ist die Membran 16 untergebracht. Soll der von der Messblende 2 kommende durchflussabhängige Differenzdruck in einen Proportionaldruck als Steuergrösse für den Gasdruckregler umgewandelt werden, so wird die Oberseite der Membran 16 über die Leitung 6 und die Öffnung 21 mit dem Plus-Druck und die Unterseite der Membran 16 über die Leitung 7 und die Öffnung 22 mit dem Minus-Druck der Messblende 2 beaufschlagt. Wird anstatt des Differenzdruckes der Druck in der Verbrennungsluftleitung als Steuergrösse verwendet, so wird nur die Oberseite der Membran 16 über die Leitung 6 und die öffnung 21 mit diesem Druck beaufschlagt. Die öffnung 22 dient dann als Atmungs öffnung, d. h., an der Unterseite der Membran steht der Druck der Aussenluft an. Differenzdruck oder Druck werden mit Hilfe der Membran 16 in eine Kraft umgewandelt, welche über den Membranteller 17 eine Veränderung der Stellung des Stellgliedes 18 bewirkt. Die Normalstellung des Stellgliedes wird durch eine an sich bekannte Korrektur- und Ausgleichsvorrichtung, z. B. die in Figur 3 dargestellte Ausgleichsfeder 19, eingestellt. Die vom Stellglied 18 tuf den Kraftschalter 20 übertragene Kraft wird in diesem in eine proportionale Kraft umgewandelt. Es ist vorteilhaft, einen pneumatischen Kraftschalter zu verwenden, da das Hilfsmittel dieses Kraftschalters,Gas oder Luft, direkt aus der Gas- oder Luftleitung entnommen werden kann, also kein fremdes Arbeitsmittel benötigt wird. Die Hauptbauteile des an sich bekannten pneumatischen Kraftschalters sind ein Faltenbalg 23 und eine Alternativsteuerung 24. Das Hilfsmittel wird dem Kraftschalter 20 über die Leitung 12 zugeführt. Im Gleichgewichtszustand werden nur Leckmengen GeS ' S- mittels benötigt. Während des Regelvorganges - je nach dem, ob mehr oder weniger Gas am Brenner benötigt ir V wird das Arbeitsmittel entweder gespeichert, oder über die Leitung 13 abgeführt. Das Übersetzungsverhältnis des Elngangsdruckes zum Druck, der auf den Gasdruckr'egler als Steuergrösse einwirkt, kann entweder in kleinerem Bereich ca. von 1 : 4 bis 1 : 7 durch Verschieben des Versteilschiebers 26 auf dem Übersetzungshebel 25 geändert werden oder durch Austausch des Kraftschalters 20 gegen einen Kraftschalter mit entsprechendem wirksamen Querschnitt, wenn eine beträchtliche Veränderung des Ubersetzungsverhältnisses notwendig ist, z. B. auf 1 : 20 Durch die vorstehend beschriebenen Möglichkeiten zur Änderung des Ubersetzungsverhäitnisses kann dieses in weiten Grenzen variiert werden. Da die Funktionsweise des erfindungsgemässen Druckwandlers auf einem Krvaftver- gleich beruht, ist der Regelbereich gross und die Regelabweichungen sind wesentlich geringer, als wenn die Funktion durch einen Wegvergleich erfolgt. Ausserdem ist der Druckwandler kostengünstig herstellbar.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Gemischregelung von Gas und Verbren nungsluft für Gas feuerungen mit Vorwärmung der von einem Gebläse dem Brenner zugeführten Verbrennungs luft dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbrennungsluftleitung (8) vor der Luft erwärmungseinrichtung (9) eine Drosselstelle (2), vorzugsweise eine Messblende oder -düse, angeordnet ist, deren Differenzdruck über Leitungen (6 und 7) auf einen membrangesteuerten Druckwandler (1) über tragen und in diesem in einen höheren Proportional druck umgewandelt wird, und dass dieser Proportional druck über die Leitung (14) auf einen in der Gas leitung (10) angeordneten Druckregler (11) als Steuergrösse einwirkt. 2. Verfahren zur Gemischregelung von Gas und Verbren nungsluft für Gas feuerungen mit Vorwärmung der von einem Gebläse dem Brenner zugeführten Verbrennungs luft dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbrennungsluftleitung (8) vor der Luft erwärmungseinrichtung (9) eine Druckentnabsestelle (3) angeordnet ist, deren Druck über eine Leitung (6) auf einen membrangesteuerten Druckwandler (1) über tragen und in diesem in einen höheren Proportional druck umgewandelt wird, und dass dieser Proportional druck über eine Leitung (14) auf einen in der Gas leitung (10) angeordneten Druckregler (11) als Steuergrösse einwirkt. 3. Wandler für Druck oder Differenzdruck in einen proportionalen Druck zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet durch eine in einem Gehäuse (15) angeordnete Membran (16), deren Membranteller ;(17) mit einem Stellglied (18) verbunden ist, dessen Normalstellung durch eine Korrektur- bzw. Ausgleichsvorrichtung (19), vor zugsweise eine regulierbare Feder, eingestellt wird und einen Kraftschalter (20) mit Faltenbalg (23) und Alternativsteuerung (24), auf den das Stell glied (18) einwirkt, eine Öffnung (21) im Membrangehäuse (15), durch die der Raum oberhalb der Membran (16) mit einer Drosselstelle (2) oder mit der Druckentnabmestelle (3) in der Verbrennungsluftleitung (8) verbunden wird, eine Öffnung (22) im Membrangehäuse (15), durch die der Raum unterhalb der Membran (16) mit einer Drosselstelle (2) in der Verbrennungsluftleitung (8) oder mit der Aussenluft verbunden wird, Zu- und Abführleitungen -(12, 13) für das Hilfsmittel des Kraftschalters(20) sowie eine Verbindungsleitung -(14) zur Übertragung des Proportionaldruckes auf den Gasdruckregler (11). 4. Wandler für Druck oder Differenzdruck in einen proportionalen Druck nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Stellglied (18) und Kraftschalter (20) ein Sbersetzungshebel (25) mit Verstellschieber (26) zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses ange ordnet ist.

Inventors: NIEDERGESASS, GUSTAV, ING.-GRAD., Niedergesäss, Gustav, Ing.-grad.
Applicants: RUHRGAS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1980
Main classification: F23N1
IPC codes: F23N1