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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Betriebszustandes
eines Brenners.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Bestimmen eines Betriebszustandes
eines Brenners.
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Außerdem betrifft
die Erfindung ein Brennstoffzellensystem, das eine Vorrichtung zum
Bestimmen des Betriebszustandes eines Brenners umfasst.
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Zur
Gewährleistung
eines sicheren Brennbetriebes verfügen moderne Brennervorrichtungen über Möglichkeiten
zur Beurteilung des jeweiligen Betriebszustandes. Zu diesen zählen unter
anderem die Zustände ”Flamme
aus”, ”Flamme
ein”, ”Start”, ”Stationärbetrieb”, ”Lastwechsel” und ”Nachlauf”.
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Bekannte
Verfahren zur Flammenerkennung und -überwachung in einem Brenner
sind beispielsweise die elektrische Widerstandsmessung mit Hilfe eines
Heiß-/Kaltleiters,
wobei die Abhängigkeit
dessen elektrischen Widerstandes von der Temperatur ausgenutzt wird.
Durch die Änderung
der Temperatur beim Aufbau der Flammen sowie beim Flammabbruch kann
der Brennerzustand festgestellt werden, wobei durch die vorhandenen
Massen der Brennkammer beziehungsweise des Sensors eine thermische
und somit elektrische Trägheit
besteht, das heißt
die Ansprechzeit bei der Erkennung des Brennerzustandes ist verzögert. Für ein schnelles
Ansprechverhalten wird der Heiß-
beziehungsweise Kaltleiter in die Brennkammer integriert. Dies erfordert
einen Gehäusedurchbruch
zur Brennkammer, um entweder den Heiß- beziehungsweise Kaltleiter oder
deren elektrische Kontaktierung nach außen zu führen. Durch den direkten Kontakt
mit der Flamme ist der Heiß-
beziehungsweise Kaltleiter hohen thermischen Belastungen ausgesetzt.
Durch die thermische Belastung des Sensors kann sich der Referenzwiderstand
verändern.
Diese Veränderung
muss während
des Betriebs erfasst und kompensiert werden. Ein Anbringen des Heiß- beziehungsweise
Kaltleiters außerhalb
der Brennkammer ist möglich,
führt aber,
bedingt durch die thermische Trägheit
des Brennergehäuses
beziehungsweise der Brennkammer, zu einer deutlichen Zeitverzögerung bei
der Detektion des Brennerzustandes.
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Mechanische
Sensoren (beispielsweise Bimetallschalter, Mikroschalter) nutzen
die bei Wärmeeinfluss
auftretende Län genausdehnung
von Bauteilen zur Auswertung. Ein repräsentatives Brennerbauteil dehnt
sich bei der Erwärmung
von der Umgebungstemperatur auf die Betriebstemperatur um eine gewisse
Länge aus.
Diese Längenänderung
kann zur Bestimmung des Brennerzustandes genutzt werden. Die Umwandlung
in ein elektrisches Signal kann zum Beispiel durch einen Mikroschalter
erfolgen. Durch die Nutzung der thermischen Ausdehnung besteht in Abhängigkeit
von den Bauteilmassen eine Trägheit bei
der Brennerzustandserkennung (Abkühlzeit, Aufheizzeit). Bei der
Messung beziehungsweise Erkennung der Bauteilausdehnung ist ein
feststehendes Bauteil erforderlich, damit sich eine Relativbewegung zwischen
der heißen
Brennkammer und dem Sensor, beispielsweise einen Mikroschalter,
einstellen kann. Des Weiteren ist der Einsatz eines Bimetallschalters möglich der
im beziehungsweise am Brennkammergehäuse angebracht ist.
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Optische
und optoelektrische Sensoren (beispielsweise Fototransistoren, Fotodioden,
Fotowiderstände)
bewerten die Helligkeit in der Brennkammer, wofür ein optischer oder elektrischer
Zugang zur Brennkammer bestehen muss. Das Verfahren erfordert eine
Abstimmung des Sensors und der Auswerteeinheit auf das Flammenbild
(beispielsweise Wellenlänge,
Flackern), um eine Verzögerung
der Erkennung eines Flammenabbruches zu verringern, welche beispielsweise
durch nachglühende
Brennkammerbauteile hervorgerufen wird.
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Bei
Verfahren, die die Ionisation mittels einer Elektrode ausnutzen,
wird die elektrische Leitfähigkeit
der Flamme als Erscheinung einer reaktiven Gasströmung ausgenutzt.
Dabei treten in der Flamme frei bewegliche Ionen in Form von Radikalen
auf. Im Brennbetrieb entsteht dadurch ein elektrischer Stromkreis
zwischen einer im Brennraum angeordneten Elektrode und dem Brennergehäuse oder
einer zweiten Elektrode. Beim Erlöschen der Flamme wird der Stromkreis
unterbrochen. Die Funktion des Messbetriebs ist abhängig vom
jeweiligen Kraftstoff-Luft-Gemisch und dem verwendeten Kraftstoff. Verschmutzungen
beziehungsweise Ablagerungen an der Elektrode können isolierend wirken und
die Funktion des Sensors beeinträchtigen
oder zum Ausfall führen.
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Akustische
Sensoren erfassen Luftschall beziehungsweise Druckänderungen
im Brennraum bedingt durch die Energie- beziehungsweise Wärmefreisetzung
bei der Verbrennung, um den Brennerzustand zu ermitteln. Die Druckänderungen
werden beispielsweise über
vorhandenes Rauchgas als Schall übertragen.
Mittels eines Schallsensors, beispielsweise eines Mikrofons, oder
eines Drucksensors ist eine messtechnische Erfassung möglich. Durch
charakteristische Signale lässt
sich der Brennerzustand bestimmen. Aufgrund der hohen Temperaturen
wird der Sensor in der Regel außerhalb
der Brennkammer angebracht. Eine akustische Kopplung zwischen Sensor
und Brennkammer, beispielsweise über
eine Verrohrung ist erforderlich, wobei diese gegen Verschmutzung
und Verstopfung geschützt
werden muss.
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Insbesondere
die Notwendigkeit eines Zugangs in die Brennkammer zur Abnahme des
Sensorsignals ist bei den Sensoren, die in der Brennkammer positioniert
werden, nachteilig. Ein Zugang erfordert zusätzliche Abdichtung und birgt
das Risiko einer Leckage und des unkontrollierten Ausströmens von
Verbrennungsgasen. Eine Positionierung des Sensors in der Brennkammer
setzt diesen zudem unter Umständen
hohen thermischen Belastungen aus und kann des Weiteren Einfluss
auf den Verbrennungsvorgang haben.
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Sensoren
können
auch an oder in der Nähe der
Brennkammer positioniert werden, um aus der Auswertung des Frequenzverlaufes
des Sensorsignals während
des Verbrennungsvorganges Unregelmäßigkeiten bei der Verbrennung
zu erkennen und mit einem konstruktiv aufwendigen System den Verbrennungsprozess
anzupassen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache
Vorrichtung zum Bestimmen eines Betriebszustandes eines Brenners
zur Verfügung
zu stellen, die unmittelbar den Betriebszustand des Brenners erfasst
und den Sensor nur geringen thermischen Belastungen aussetzt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Bestimmen eines Betriebszustandes eines Brenners mit einem Sensor
baut auf gattungsgemäßen Vorrichtungen
dadurch auf, dass der Sensor ein Körperschallsensor ist, mit dem
ein erster Betriebszustand ”Flamme
aus” des
Brenners erfasst wird. Die von einer vorhandenen Flamme, bedingt
durch die Wärmefreisetzung,
erzeugten Druckschwankungen werden auf die Wand der Brennkammer
und auf das gesamte Brennergehäuse übertragen
und kön nen
dort mittels eines Körperschallsensors
erfasst und beispielsweise in ein elektrisches Signal umgewandelt
werden. Der Schall, der infolge von Druckänderungen bedingt durch den
Verbrennungsprozess in der Brennkammer frei wird, überträgt sich
dabei auf den den Verbrennungsbereich umgebenden Festkörper der Brennkammerwand
und des Brennergehäuses.
Der Zustand „Flamme
aus” ist
gegenüber
den anderen Betriebszuständen,
in denen eine Verbrennung stattfindet, beispielsweise durch eine
einfache Schwellwertanalyse des Sensor-Ausgangssignalpegels zu bestimmen. Für den Sensor
selbst können
beispielsweise auch in Serie gefertigte Bauteile wie zum Beispiel
Klopfsensoren, wie sie für
die Motorregelung verwendet werden, benutzt werden. Die Funktion
eines Körperschallsensors
ist weitgehend unabhängig von
Verschmutzungen innerhalb und außerhalb der Brennkammer.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Sensor einen Körperschall eines Gehäuses des
Brenners erfasst. So können
die Druckschwankungen in der Brennkammer aufgrund der schnellen
Schallausbreitung in Festkörpern
reaktionsschnell und fast ohne Verzögerung erfasst werden.
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Der
Begriff ”Brenner” ist im
Rahmen dieser Erfindung weit gefasst und umfasst jede Oxidationsvorrichtung,
wie sie beispielsweise auch Bestandteil eines Synthesegaserzeugers
zum Beispiel in einem Brennstoffzellensystem sein kann. Ein Synthesegaserzeuger
kann ein Reformer sein.
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Bevorzugt
befindet sich der Sensor außerhalb
einer Brennkammer des Brenners. Hierdurch wird vermieden, den Sensor
der hohen thermischen Belastung, aufgrund der möglicherwei se hohen Temperaturen,
auszusetzen, so dass eine Degradation des Sensors verringert wird.
Da sich der Sensor nicht in der Brennkammer befindet, wird vermieden,
ein von dem Sensor generiertes Messsignal nach außen führen zu
müssen.
Der dazu notwendige Durchbruch entfällt, ebenso dessen notwendige
Abdichtung. Die Gefahr einer Leckage und des Austritts von Verbrennungsgasen
am Durchbruch wird so vermieden. Außerdem wird der Verbrennungsprozess
in der Brennkammer nicht durch den Sensorkörper gestört.
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Vorzugsweise
ist der Sensor direkt mit dem Gehäuse des Brenners verbunden.
So kann der Körperschall
unmittelbar erfasst werden, ohne ihn beispielsweise wieder in Luftschall
umzuwandeln, was die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems erhöht.
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Bevorzugt
wird der Sensor mit der Rückwand des
Gehäuses
verbunden, wobei mit der Rückwand Bereiche
des Brennergehäuses
bezeichnet sind, die geringeren thermischen Belastungen, infolge
der Verbrennung, ausgesetzt sind.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor über einen Körperschallleiter mit dem Brenner
verbunden ist. Ein Körperschallleiter
kann beispielsweise aus einem fest mit dem Gehäuse verbundenen Metallstab
oder einem Metallblech bestehen. Auf diese Weise ist es möglich, den
Sensor noch gezielter in einem Bereich anzuordnen, in dem der Sensor
keinen starken thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Ebenso ist
es möglich,
den Sensor gezielter thermisch durch Isolationsmaterialien zu isolieren. Des
Weiteren können
so auch baulich schwerer zugängliche
Bereiche des Brennergehäuses
zur Abnahme des Körperschalls
genutzt werden.
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Vorzugsweise
wird auch ein zweiter Betriebszustand ”Flamme ein” von dem Sensor erfasst. Ob
die Flamme ”ein” oder ”aus” ist, bezeichnet
das Ablaufen oder das Nicht-Ablaufen des Oxidationsprozesses in
der Brennkammer. Die so feststellbaren Zustandsübergänge erlauben, grundsätzlich die Funktionsfähigkeit
des Brenners zu erfassen und zu überprüfen.
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Begünstigt wird
auch, dass von dem Sensor ein oder mehrere weitere Betriebszustände des Brenners
erfasst werden können.
Die weiteren Betriebszustände
können
beispielsweise die Zustände ”Start”, ”Stationärbetrieb”, ”Lastwechsel”, ”Nachlauf” beziehungsweise ”Aus” sein.
Soweit diese Zustände ein
Vorhandensein einer Flamme des Brenners erfordern, können sie
als Unterzustände
des Betriebszustands ”Flamme
ein” betrachten
werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Vorrichtung eine Auswerteeinheit, die ein Ausgangssignal
des Sensors auswertet. Der Körperschallsensor
erzeugt ein Ausgangssignal, beispielsweise ein elektrisches Ausgangssignal,
das an die Auswerteeinheit übertragen
wird, die dann den mit dem Sensor erfassten Betriebszustand erkennt
und einem der bekannten Betriebszustände zuordnet. Durch die Auswertung
des Sensorsignals lässt
sich auch der Flammbeginn und Flammabbruch und damit der aktuelle
Zustand der Flamme erkennen. Ebenso können auf diese Weise Unregelmäßigkeiten
bei der Verbrennung detektiert werden. Beispielsweise führen Rück- und
Fehlzündungen
oder eine stark pulsierende Verbrennung zu erhöhten und veränderten
Schallemissionen. Diese können
vom Sensor erfasst werden und von der Auswerteeinheit ausgewertet
werden. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit ein Steuergerät, mit dem
auf der Grundlage der Auswertung die Betriebsführung der Verbrennung angepasst
werden kann, um so beispielsweise erkannte Störungen zu reduzieren oder zu
beseitigen.
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Nützlicherweise
umfasst die Vorrichtung mindestens einen weiteren Brenner und der
Sensor erfasst mindestens einen Betriebszustand des mindestens einen
weiteren Brenners. Da sich für
jeden Betriebspunkt eines Brenners unterschiedliche charakteristische
Signale ergeben, kann so mit einem Sensor der Betriebszustand von
mehreren Brennern erfasst werden. Über die Erfassung des Zustands ”Flamme
aus” hinaus
kann der Sensor vorzugsweise auch andere Betriebszustände wie
beispielsweise ”Flamme
ein” oder
außerdem
weitere Betriebszustände
beispielsweise ”Start”, ”Stationärbetrieb”, ”Lastwechsel”, und ”Nachlauf” von mehr
als einem Brenner erfassen.
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Eine
derartige Vorrichtung kann vorteilhafterweise in einem Brennstoffzellensystem
verwendet werden, beispielsweise einem Festoxidbrennstoffzellensystem
(SOFC – Solid
Oxide Fuel Cell). Der Begriff ”Brenner” schließt im Rahmen
dieser Erfindung alle Oxidationssysteme ein. Beispielsweise kann
ein Synthesegaserzeuger eines Brennstoffzellensystems einen Brenner
umfassen, der zum Beispiel unter Freisetzung von Kohlendioxid und
Wasser(-dampf) ein wasserstoffreiches Synthesegas erzeugt. Auch
ein Nachbrenner eines Brennstoffzel lensystems kann ein Brenner im
Sinne der beschriebenen Erfindung sein.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
sieht vor, dass ein Brennstoffzellensystem mindestens eine Vorrichtung
mit einem Brenner und mindestens einem weiteren Brenner umfasst,
von denen mindestens ein Betriebszustand mit dem selben Sensor erfasst
wird, wobei der Brenner zu einem Synthesegaserzeuger des Brennstoffzellensystems
gehört und
mindestens einer der weiteren Brenner ein Nachbrenner des Brennstoffzellensystems
ist. So kann der Betriebszustand ”Flamme aus” und bevorzugt auch der Betriebszustand ”Flamme
ein” und
weiterhin bevorzugt auch weitere Betriebszustände des vom Synthesegaserzeuger
und Nachbrenner mit demselben Sensor erfasst werden. Dies vereinfacht
die Signalauswertung und ermöglicht
eine Steuerung des Brennstoffzellensystems, bei dem die Betriebsprozesse
von Synthesegaserzeuger und Nachbrenner in Abhängigkeit voneinander angepasst
werden können.
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Ein
gattungsgemäßes Verfahren
wird dadurch weiterentwickelt, dass das Verfahren umfasst, mit einem
Sensor einen Körperschall
des Brenners zu bestimmen beziehungsweise aufzunehmen und einen
ersten Betriebszustand ”Flamme
aus” zu
erfassen. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Bestimmen eines Betriebszustandes eines Brenners im Rahmen eines
Verfahrens zum Bestimmen mindestens eines Betriebszustands einen
solchen Brenners umgesetzt.
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Dies
gilt auch für
die nachfolgend angegebenen besonders bevorzugten Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfah rens.
Dieses wird nützlicherweise
dadurch weitergebildet, dass das Verfahren umfasst, mit dem Sensor
einen zweiten Betriebszustand ”Flamme
ein” zu
erfassen.
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Bevorzugt
kann vorgesehen sein, dass das Verfahren umfasst, mit dem Sensor
einen oder mehrere weitere Betriebszustände des Brenners zu erfassen,
beispielsweise die Zustände ”Start”, ”Stationärbetrieb”, ”Lastwechsel”, ”Nachlauf”.
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Besonders
bevorzugt ist es, dass das Verfahren umfasst, mit einer Auswerteeinheit
ein Ausgangssignal des Sensors auszuwerten. Weiterhin kann vorgesehen
sein, dass die Auswerteeinheit auch eine Steuereinheit ist und auf
der Grundlage der Auswertung den Betriebsprozess des Brenners steuert,
beispielsweise um Unregelmäßigkeiten
des Verbrennungsvorgangs zu reduzieren oder zu beseitigen.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Bestimmen eines Betriebszustandes eines Brenners;
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2 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Bestimmen eines Betriebszustandes eines Brenners;
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3 eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Bestimmen eines Betriebszustandes eines Brenners;
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4 eine
schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems mit einer
Vorrichtung zum Bestimmen eines Betriebszustandes eines Brenners; und
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5 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In
den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche
oder gleichartige Teile.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 mit
einem Brenner 12 und einem Sensor 14. Der Brenner 10 verfügt über eine
Brennkammer 18. Im Zustand ”Flamme aus” findet in dieser kein Verbrennungsprozess
statt. Im Zustand ”Flamme
ein” findet
in der Brennkammer 18 ein Oxidationsprozess statt, bei
dem ein Brennstoff verbrannt wird. Dieser Prozess verursacht Druckschwankungen
in der Brennkammer 18, die sich auf die Wand der Brennkammer übertragen,
und sich darin als Körperschall
fortsetzen. Der Körperschall überträgt sich
dabei auch auf das Gehäuse 16 des
Brenners 12, wobei je nach Bauform die Bewandung der Brennkammer 18 selbst
als Teil des Gehäuses
oder als mit dem Gehäuse
ver bundenes Bauteil zu betrachten ist. Um den Körperschall zu erfassen, ist
außerhalb
des Gehäuses
ein Körperschallsensor 14 am
Gehäuse
angebracht. Prinzipiell ist die Position des Sensors 14 frei
wählbar.
Zweckmäßigerweise
wird der Sensor 14 an einer Stelle des Gehäuses 16 angebracht,
die wenig Belastungen durch die in der Brennkammer 18 frei
werdende thermische Energie erfährt,
so dass geringe Anforderungen an die Beschaffenheit des Sensors
gestellt werden müssen.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform
befindet sich der Sensor 14 daher an der Rückwand des
Gehäuses 16.
Ein Körperschallsensor
setzt die in einem festen Körper übertragenen
Schallwellen, beispielsweise durch Erfassen von Vibrationen oder
Schwankungen eines Andrucks eines Messaufnehmers, in ein Ausgangssignal
um, beispielsweise in ein elektrisches Ausgangssignal, das sich
in Abhängigkeit
von dem gemessenen Körperschall
und somit von dem in der Brennkammer 18 möglicherweise
ablaufenden Verbrennungsprozess ändert.
Dies wiederum erlaubt einen Rückschluss
auf den Betriebszustand des Brenners 12. Insbesondere ist
so effektiv der Zustand ”Flamme
aus”,
in dem kein Verbrennungsprozess stattfindet, detektierbar. Der Sensor überträgt sein Ausgangssignal
an eine Auswerteeinheit 22, die das Signal bewertet und
einem Betriebszustand zuordnet. Insbesondere der Zustand ”Flamme
aus” ist
einfach zu erkennen. Auch der Zustand ”Flamme ein”, in dem ein Verbrennungsprozess
in der Brennkammer 18 stattfindet, ist davon gut unterscheidbar.
Um diese Grundzustände
zu erkennen, ist beispielsweise eine Analyse des Messsignalpegels
möglich.
Auch weitere Betriebszustände
sind unterscheidbar. So ist beispielsweise ”Start”, also die Übergangsphase
vom Zustand ”Flamme
aus” in
den stabilen Zustand ”Stationärbetrieb”, durch
den Fre quenzverlauf des gemessenen Körperschalls über der
Zeit erkennbar. Auch der Zustand ”Nachlauf”, also der Übergang
vom ”Stationärbetrieb” in den
Zustand ”Flamme
aus” weist einen
charakteristischen Frequenzverlauf auf. Gleiches gilt für einen ”Lastwechsel”. Die Auswerteeinheit 22 kann
als Steuergerät
ausgebildet sein, mit dem die Betriebszustände beeinflusst werden, beispielsweise
bei Unregelmäßigkeiten
im Frequenzverlauf des gemessenen Körperschalls bei Störungen wie
zum Beispiel Klopfgeräuschen
eines Brenners, wie ihn beispielsweise auch ein Verbrennungsmotor umfassen
kann.
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Weiterhin
kann die Vorrichtung 10 einen Testmodus vorsehen, in dem
das Steuergerät 22 kontrolliert
den Verbrennungsprozess sprunghaft beeinflusst, beispielsweise indem
es die Kraftstoffzufuhr unterbricht. Wird dies korrekt vom Körperschallsensor 14 erfasst,
ist dies ein Nachweis für
die Funktionsfähigkeit
der Vorrichtung und erlaubt eine Aussage über die Verzögerungszeiten
bis zum Vorliegen des Sensorausgangs- oder Messsignals. Diese Testwerte
können
beispielsweise über
einen Zeitraum erfasst werden, um so eine Degradation des Sensors 14 zu
erkennen und diesen gegebenenfalls auszutauschen.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10.
Nur Elemente, die sich von der in 1 gezeigten
Ausführungsform
unterscheiden, werden erläutert.
In 2 ist der Körperschallsensor 14 nicht
direkt, sondern über
einen Körperschallleiter 20 mit
dem Gehäuse 16 des
Brenners 12 verbunden. Der Körperschallleiter 20 ist
ein fest mit dem Gehäuse 16 und
dem Sensor 14 verbundener Festkörper, bei spielsweise eine Metallstange
oder ein Metallblech. Auf diese Weise kann der Körperschall gezielt in besonders
dafür geeignete
Stellen des Gehäuses
erfasst werden und gleichzeitig der Sensor 14 in einer
im Hinblick auf die thermische Belastung oder die Bauform der Vorrichtung 10 vorteilhaft
angeordnet werden.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Auch hier werden nur die Elemente, die sich von der zuvor gezeigten
Ausführungsform unterscheiden,
erläutert. 3 zeigt
eine um einen zweiten Brenner 24 erweiterte Vorrichtung.
Dieser ist ebenfalls mit dem Körperschallsensor 14 über einen Körperschallleiter 26 verbunden.
Auch ein Anbringen des Sensors 14 direkt am Gehäuse des
Brenners 24 ist möglich.
Der Sensor 14 erfasst sowohl die Betriebszustände des
Brenners 12 als auch die des weiteren Brenners 24,
wenn sich die Betriebspunkte unterscheiden. Unterscheidbar zuzuordnende
Signalverläufe
können
auch beispielsweise auf unterschiedliche Ausführungen der Brenner und gegebenenfalls
der verwendeten Körperschallleiter
sichergestellt werden.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung eines Brennstoffzellensystems 28,
das eine Vorrichtung 10 wie in 1 gezeigt
umfasst. Sowohl ein Synthesegaserzeuger als auch ein Nachbrenner
eines Brennstoffzellensystems sind Brenner im Sinne der vorliegenden
Erfindung. Das Feststellen der Betriebszustände erlaubt ein Steuern des
Verbrennungsprozesses und somit ein Optimieren der Leistungsfähigkeit
des Brennstoffzellensystems.
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6 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens
zum Bestimmen mindestens eines Betriebszustandes eines Brenners.
Dabei wird mit einem Sensor ein Körperschall des Brenners bestimmt 30 beziehungsweise
aufgenommen und dann daraus der Betriebszustand ”Flamme aus” des Brenners erfasst 32.
Verfahrensschritt 32 kann dahingehend erweitert werden,
dass auch der Betriebszustand ”Flamme
ein” und
gegebenenfalls auch weitere Betriebszustände erfasst werden.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Vorrichtung
zum Bestimmen eines Betriebszustandes eines Brenners
- 12
- Brenner
- 14
- Sensor
- 16
- Gehäuse
- 18
- Brennkammer
- 20
- Körperschallleiter
- 22
- Auswerteeinheit
- 24
- weiterer
Brenner
- 26
- Körperschallleiter
- 28
- Brennstoffzellensystem
- 30
- Verfahrensschritt
- 32
- Verfahrensschritt