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DE19502905A1 - Gasbrennergerät - Google Patents

Gasbrennergerät

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Publication number
DE19502905A1
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DE
Germany
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recirculation line
gas
burner
free cross
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DE19502905A
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DE19502905C2 (de
Inventor
Hubert Nolte
Martin Herrs
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Stiebel Eltron GmbH and Co KG
Original Assignee
Stiebel Eltron GmbH and Co KG
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Publication date
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details
    • F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
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    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
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Description

Die Erfindung betrifft ein Gasbrennergerät, dessen Brenner Brenngas und mittels eines Gebläses Luft zugeführt ist und bei dem eine Ionisationselektrode die Flammen überwacht und die Verbrennungsabgase in einen Abgasraum gelangen.
Ein derartiges Gasbrennergerät ist in der DE 39 37 290 A1 beschrieben. Die Ionisationselektrode dient der Flammenüberwachung. Über einen Regler steuert sie die Luftzahl (Lambda) des Brenngas-Luftgemisches, um eine schadstoffarme Verbrennung zu gewährleisten.
In der älteren Patentanmeldung P 44 33 425 ist ebenfalls ein solches Gasbrennergerät beschrieben, das mit einer besonderen Steuerschaltung arbeitet, um die Auswertung des Signals der Ionisationselektrode zu verbessern.
Es ist bekannt (vgl. US 3 368 211), die Verbrennung durch eine Abgasrezirkulation zu verbessern. Dabei wird ein Teilstrom des Abgases der Verbrennungsluft zugeführt. Eine solche Abgasrezirkulation kann jedoch das Zündverhalten des Brenners beeinträchtigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gasbrennergerät der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem trotz einer zur Verbesserung der schadstoffarmen Verbrennung günstigen Abgasrückführung der Zündvorgang nicht beeinträchtigt ist.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Gasbrennergerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine zwischen dem Abgasraum und dem Gebläse verlaufende Rezirkulationsleitung einen Teil-Abgasstrom der Verbrennungsluft zuführt, daß der freie Querschnitt der Rezirkulationsleitung mit einem Stellorgan einstellbar ist und daß das Stellorgan von der Ionisationselektrode gesteuert ist, wobei das Stellorgan vor und/oder beim Zünden des Brenners den freien Querschnitt der Rezirkulationsleitung geschlossen oder zumindest kleiner als im Brennbetrieb hält und im Brennbetrieb den freien Querschnitt vergrößert.
Im Brennbetrieb ist der freie Querschnitt der Rezirkulationsleitung so groß, daß das zurückgeführte Abgas, das nur etwa 3 Vol.-% Restsauerstoff und überwiegend Stickstoff enthält, die Verbrennungstemperatur absenkt, wodurch die thermische NOx-Bildung reduziert wird. Außerdem verringert der niedrige Sauerstoff-Partialdruck zusätzlich die Stickoxidbildung ("Prompt-NO-Bildung") .
Beim Startvorgang, also beim Zünden des Brenners, ist der freie Querschnitt der Rezirkulationsleitung kleiner bzw. geschlossen, so daß dem Brenngas-Luftgemisch nicht zusätzlich Sauerstoff über die Rezirkulationsleitung zugeführt wird. Dieser zusätzliche Sauerstoff würde verhindern, daß sich bei für den Startvorgang voreingestellten Mischungsverhältnis ein zündfähiges Gemisch bildet.
Das Stellorgan der Rezirkulationsleitung ist mittels der Ionisationselektrode gesteuert, die ohnehin zur Flammenüberwachung und zur Einstellung des Lambdawertes vorgesehen ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Die Figur zeigt ein Gasbrennergerät schematisch.
Das Gasbrennergerät weist einen Flächenbrenner (1) mit einer Mischkammer (2) auf. An die Mischkammer (2) sind über ein Gasventil (3) eine Gaszuleitung (4) und über ein Gebläse (5) eine Frischluft-Zuleitung (6) angeschlossen.
Der Flammenbereich (7) des Flächenbrenners (1) liegt in einer Brennkammer (8), in der ein Wärmetauscher (9) angeordnet ist. Die Brennkammer (8) geht in einen Abgasraum (10) über, der einerseits in einen Kamin (11) und andererseits in eine Rezirkulationsleitung (12) mündet. Die Rezirkulationsleitung (12) mündet an ihrem dem Abgasraum (10) abgewandten Ende in die Frischluft- Zuleitung (6).
In dem Abgasraum (10) ist zwischen dem Kamin (11) und der Rezirkulationsleitung (12) eine mittels eines Motors (13) verschiebliche Blende (14) angeordnet. In der in der Figur dargestellten Stellung befindet sich die Blende (14) in einer Mittelstellung, in der sie etwa gleiche Querschnitte (a und b) zur Rezirkulationsleitung (12) und zum Kamin (11) freiläßt. Wird die Blende (14) nach links verschoben, dann verringert sich der freie Querschnitt (a) zur Rezirkulationsleitung (12) hin und entsprechend vergrößert sich der freie Querschnitte (b) zum Kamin (11) hin. Im umgekehrten Fall gilt entsprechendes. Die Summe der freien Querschnitte (a, b) bleibt bei allen Verschiebestellungen der Blende (14) im wesentlichen gleich.
Im Flammenbereich (7) ist eine Ionisationselektrode (15) angeordnet, die an einen elektronischen Regler (16) angeschlossen ist. Der Regler (16) steuert über den Motor (13) die Blende (14) und das Gasventil (3) und/oder das Gebläse (5).
Die Funktionsweise ist im wesentlichen folgende:
Es ist vorausgesetzt, daß eine nicht näher dargestellte Zündflamme des Flächenbrenners (1) ständig brennt. Zum Einschalten des Flächenbrenners (1) (Starten) wird zunächst das Gebläse (5) eingeschaltet, wobei mittels der Blende (14) die Rezirkulationsleitung (12) geschlossen ist. Dadurch erfolgt ein Durchspülen der Brennkammer (8) und des Abgasraumes (10) mit Frischluft. Anschließend wird vom Regler (16) das Gasventil (3) - bei geschlossener Rezirkulationsleitung (12) - geöffnet. Es entsteht nun am Flächenbrenner (1) ein zündfähiges Brenngas-Luftgemisch.
Die Ionisationselektrode (15) erfaßt dann die Flammen des Flammenbereichs (7) und steuert über den Regler (16) das Gebläse (5) und/oder das Gasventil (3) im Sinne eines verbrennungsoptimalen Gemisches. Außerdem steuert die Ionisationselektrode (15) über den Regler (16) und den Motor (13) die Blende (14) im Sinne einer Öffnung der Rezirkulationsleitung (12) so, daß das Gebläse (5) der Mischkammer (2) einen Abgas-Teilstrom über die Rezirkulationsleitung (12) zuführt. Dieser Abgas-Teilstrom verbessert die Verbrennung im Flammenbereich (7) in der Weise, daß sich die Schadstoffemission im Kamin (11) beträchtlich verringert.
Die Grundeinstellung für die vollständige Öffnung der Rezirkulationsleitung (12) ist etwa so gewählt, daß sie 10% des Gesamt-Abgasstromes in dem Abgasraum (10) beträgt. Dies stellt einen Durchschnittswert dar. Von diesem Durchschnittswert aus kann die Blende (14) vom Regler (16) so gestellt werden, daß ihre Stellung bzw. der zurückgeführte Abgas-Teilstrom der jeweiligen Leistung des Brenners entspricht.

Claims (4)

1. Gasbrennergerät, dessen Brenner Brenngas und mittels eines Gebläses Luft zugeführt ist und bei dem eine Ionisationselektrode die Flammen überwacht und die Verbrennungsabgase in einen Abgasraum gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Abgasraum (10) und dem Gebläse (5) verlaufende Rezirkulationsleitung (12) einen Teil- Abgasstrom der Verbrennungsluft zuführt, daß der freie Querschnitt der Rezirkulationsleitung (12) mit einem Stellorgan (14) einstellbar ist und daß das Stellorgan (14) von der Ionisationselektrode (15) gesteuert ist, wobei das Stellorgan (14) vor und/oder beim Zünden des Brenners (1) den freien Querschnitt der Rezirkulationsleitung (12) geschlossen oder zumindest kleiner als im Brennbetrieb hält und im Brennbetrieb den freien Querschnitt der Rezirkulationsleitung (12) vergrößert.
2. Gasbrennergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan von einer verschieblichen Blende (14) gebildet ist.
3. Gasbrennergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (14) bei einer Verkleinerung des freien Querschnittes des Rezirkulationsleitung (12) den freien Querschnitt zum Kamin (11) des Abgasraumes (10) vergrößert und bei einer Vergrößerung des freien Querschnittes zur Rezirkulationsleitung (12) den freien Querschnitt zum Kamin (11) verkleinert.
4. Gasbrennergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellorgan (14) im Brennbetrieb eine Öffnungsstellung einnimmt, die der jeweiligen Leistung des Brenners (1) entspricht.
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