用於設定空氣比率的方法和裝置的製作方法
2023-05-11 00:07:06 1
專利名稱：用於設定空氣比率的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於設定供燃燒器操作用的由氣體燃料和空氣組成的燃料/空氣混合物的空氣比率λ的方法和裝置。
在德國專利DE2928739B1中公開了一種方法，其中可燃氣體的部分氣流被吸引並引導至阻力層上。在穩定的溫度或適當的溫度補償下測量阻力層上的壓力降。可採用所測得的壓力降或氣體粘度來確定鄂伯指數或鄂伯值，並因此確定氣體的熱值和有效熱量。
在國際專利申請WO2000/065280或德國專利DE19918901C1中公開了一種用於設定燃燒器的供給管線中的氧化劑/燃料混合物的裝置。測量氧化劑/燃料混合物的粘度，並根據所確定的測得值來設定氧化劑/燃料混合物的組成。為了測量此粘度，尤其需測量燃料的體積流量、溫度和壓力。根據所提出的方法，粘度的確定取決於許多參數。由於在測量各個參數時存在著測量誤差，因此粘度的確定有時是不準確的。因此，氧化劑/燃料混合物的設定並不總是最佳的。
在德國專利DE4336174中公開了可測量氣體燃料的體積流量以便測量和/或調整將傳送到氣體消耗裝置中的熱量。另外還測量正常條件下的音速和氣體密度，以及工作條件下的音速。從上述參數中可確定將傳送至氣體消耗裝置中的熱量。
已知的裝置無法確定氣體線路中的壓力波動。必須在前方處安裝壓力調節器。已知的裝置並非特別通用，這是因為它只是將氣體/空氣混合物優化到指定值。特別是，它沒有特別考慮燃燒器必須有時要根據特定操作模式的選擇而在不同的氣體/空氣混合物的條件下操作。
本發明的目的是指定一種用於設定燃料/空氣混合物的空氣比率的通用方法和通用裝置。
這個目的通過權利要求1和8的特徵來實現。從權利要求2到9和10到32的特徵中可得出其它有效實施例。
所提出的方法尤為通用。本發明所提供的燃料的質量流量測量能夠檢測氣體線路中的壓力波動。這種壓力波動可通過使用本發明的方法由反饋控制來進行補償。這樣就不再需要設置壓力調節器。質量流或質量流量由公式qm＝dm/dt來得到。質量流或質量流量在封閉系統中是恆定的。與體積流量相比，對於可壓縮的流體來說，質量流量並不取決於密度，因而也不取決於壓力和溫度。
空氣的質量流量測量能夠將空氣比率設定到所用燃燒器類型的技術要求。另外，可根據燃燒器的具體操作模式如點火過程等來將空氣比率設定到指定值。即使在氣體線路中存在壓力波動或改變氣體成分時，所提出的方法總是能使很多種不同的燃燒器穩定且安全地操作。
特別是，波動的氣體成分已經使得燃燒器必須根據現有技術的發展水平來設計，從而使其可在相對較寬的空氣比率範圍內正確地起作用。同時，這種燃燒器具有燃燒非最佳的缺點。結果是產生了不合需要的輻射。本發明的方法允許在被優化到相對較窄的空氣比率範圍內來使用燃燒器。這種燃燒器可在低輻射值下工作。
空氣的質量流量控制最好根據所測量的數據即第一、第二和第三測量值而在步驟d中進行。這樣控制尤其精確。空氣的質量流量可通過鼓風機來控制。鼓風機的速度越高，燃料/空氣混合物中的空氣量就越大。當每單位時間內燃料所增加的熱值基本上保持恆定時，通過增加鼓風機的速度就可提高空氣比率λ。
在一種優化的設置中，測量值被傳送到數據處理裝置中，根據指定的算法進行處理，並通過該數據處理裝置用連接在燃料流中的定量閥來調節燃料的質量流量。空氣的質量流量可由鼓風機、空氣閥和/或第二定量閥來控制。數據處理裝置可以是裝有微處理器的傳統的評估和控制用電子單元。定量閥可氣動式地或由電子驅動裝置來方便地調節。
在另一設計特徵中，可根據燃燒器中所產生的火焰的穩定度來控制空氣比率λ。例如，可在燃燒器中設置光敏電阻等。這樣可將第四測量值傳送到數據處理裝置中。根據第四測量值和第三測量值，不僅可以控制鼓風機、空氣閥和/或第二定量閥，而且還可以對它們進行調節。鼓風機、空氣閥和/或第二定量閥的調節可根據燃燒器的指定熱容量來進行。在這種情況下，可將用於測量燃燒器容量的裝置的第五測量值傳送到數據處理裝置中。還可以調節空氣比率以使燃燒期間所產生的輻射最小。在這種情況下，例如可在燃燒器中安裝λ-探針，其將第六測量值傳送到數據處理裝置中。
燃料的粘度測量使得能立即檢測到氣體成分的變化。還可以調節或補償燃料的鄂伯指數或鄂伯值的相關變化，或者熱值或發熱量的相關變化。
可從燃料流中取出某一分流部分來測量粘度。該分流部分可利用微型泵來抽吸，從而以恆定的體積流量V通過毛細管。可測量毛細管的溫度和該毛細管上的壓力降。動態粘度可由這些測量值和裝置常數來確定，在本文所述的層流的情況下，該裝置常數由Hagen-Poiseuille方程來計算。
也可以間斷性地來測量氣體燃料的動態粘度。可從燃料流中取出氣體樣品並將其傳送到活塞泵中。活塞泵的活塞以恆定的速度運動，從而使通過毛細管的體積產生變化。根據第一種型式，對於某段時間t設定恆定的體積流量V，並測量毛細管上的壓力差Δp。測量可只通過向前或向後的方式來進行，或者通過向前和向後的方式來進行。根據第二種型式，活塞的速度持續地增加，直到壓力差達到壓力傳感器的測量誤差特別低的某一值時為止。在此時，該速度被限定並確定動態粘度。
確定動態粘度的另一方式是利用微型泵來將腔內壓力提高到指定壓力p0。然後打開毛細管和腔之間的閥，這樣，腔內壓力經毛細管而釋放，直到該壓力等於燃料主流部分中的壓力為止。可從毛細管上的壓力降低速度中確定動態粘度。
關於影響氣體粘度和鄂伯指數或鄂伯值以及熱值和發熱量之間關係的基本因素，可以參考德國專利DE2928739B1和國際專利申請WO2000/065280，其公開內容結合於本文中。空氣比率λ由下述關係式來得出λ＝L/LMin，其中，L是從燃燒計算中所得到的實際的燃燒空氣量，LMin是最小的空氣需求量。
根據本發明，提供了一種用於執行本發明方法的裝置，其中在供給管線中連接了用於確定第一測量值的第一質量流量傳感器、用於測量燃料粘度的第二測量值或起類似作用的裝置，以及定量閥，其中，第二質量流量傳感器連接在空氣供給管線上以確定第三測量值，其中還設置了可控制空氣的質量流量的裝置，其中還設置了數據處理裝置，用於通過第一定量閥來調節燃料的質量流量，燃料的質量流量可根據第一和第二測量值來調節，使得每單位時間內的所需燃料的指定熱值基本上保持恆定，以及其中，可根據至少兩個測量值並通過數據處理裝置來控制空氣的質量流量，從而設定指定的空氣比率λ。
所用的質量流量傳感器可以是傳統的質量流量傳感器。例如，熱線式傳感器、Karman渦流傳感器等均適用。用於測量燃料粘度的裝置也可以是已知的傳統裝置，例如由DE2928739或WO2000/065280所公開的裝置。就此方面而言，上述出版物的公開內容結合於本文中。定量閥也可以是現有技術中的常用定量閥，其可氣動地或電動地調節。
在本發明中，用語「燃料供給管線」也可指從燃料主管線中分出的支線。特別是，可使用該裝置來測量這種支線中的粘度的第二測量值或類似的函數。在本發明中，用語「空氣供給管線」也可指從空氣流主管線中分出的支線。第二質量流量傳感器也可設置在這種支線中。
在一種優化的設置中，可通過數據處理裝置並根據測量值即第一、第二和第三測量值來控制空氣的質量流量。這種控制特別精確。空氣的質量流量可通過鼓風機的功率、空氣閥或另外的定量閥的位置來具體地控制。
對於另一有利的實施例而言，可參考上述發明中的說明書，其也可應用到這裡的裝置中。
在一種有利的設置中，可在壁面式/地板式燃燒爐中設置用於空氣或燃燒空氣的具有鼓風機外殼和鼓風機葉輪的鼓風機，燃燒爐具有空氣入口(吸力側)和空氣出口(壓力側)，並裝有最好用於氣體燃料的燃料供給管線，其中第二質量流量傳感器作為空氣供給管線的一部分而位於空氣入口處，並在功能上與數據處理裝置相連，而且該傳感器發送信號給數據處理裝置，用於根據所需的熱容量來調節燃燒介質/燃燒空氣的比率。
製作具有這種鼓風機的裝置是可行的，其通過獲得空氣和氣體的質量流量來為完全混合表面式燃燒器提供並永久性地保證均勻的低輻射燃燒。通過將鼓風機和用於燃料或氣體燃燒介質的燃料供給管線相結合，就可以提供緊湊的結構單元，其在製造燃燒爐時能夠顯著地減少安裝的工作量。通過直接在空氣入口處獲得燃燒空氣的質量流量和燃燒介質的質量流量，就可得到用於無幹擾地進行控制和調節所需的實際值，這樣，混合比率的調節可實現精確的設定，並提供了低輻射的燃燒。
在第二質量流量傳感器是電子式空氣品質流量的風速計時這尤其是一項優點。已證明這種風速計對各種測量區域都有用，並可提供足夠精確的信號以確定氣態介質的質量流量。
一種特別優化的設置是在鼓風機的空氣入口處設置環形射流裝置，第二質量流量傳感器設於該裝置上。這種用於定位第二質量流量傳感器的特殊設置允許無幹擾地得到質量流量，這是因為在這一位置存在偽層流流量，而且所測量的狀態可被視為在吸力側的截面積上是均勻的。
當第二質量流量傳感器位於通向環形射流裝置的間隙內的支線中時特別有利。可通過該支線將優化的測量質量流量傳送到第二質量流量傳感器中，這樣，這種適當的測量信號能夠對主流部分中的實際質量流量進行無差錯的測定。
在另一實施例中，除了用於空氣品質測量的射流間隙之外，環形射流裝置還具有用於提供燃料的另一射流間隙。這種特殊的形式允許得到燃料和燃燒空氣的非常均勻的混合物。
第一質量流量傳感器最好安裝在所述另一射流間隙的區域內，其可將適當的信號發送給數據處理裝置。這就使得能夠獲得最優的燃燒條件，而與在用於可燃氣體的裝置上所設定的固定值無關。
作為另一優點，環形射流裝置可以是鼓風機空氣入口處的外殼壁上的一個整體部分。環形射流裝置最好包圍了空氣入口處的燃燒空氣的主流部分，或者是形成一個圍繞該主流部分的環。這種裝置通過適當的射流間隙來保證持續且均勻地抽吸測量空氣流。
在一種不同的設計形式中，可將輸入管道設於環形射流裝置之前。在使用這一有利形式時，支線可通到輸入管道內。然而，該支線也可通到輸入管道中的環形間隙內，從而可根據截面上的壓力分布來保證測量空氣流的均勻抽吸。
在另一種設計形式中，最好可通過旋轉閥/調節閥來控制氣體供給裝置，該閥是鼓風機外殼的一個整體部分。這種旋轉閥/調節閥最好設計用於鼓風機吸力側的氣體供給裝置。這使得製造的效率較高。
本發明所提供的形式最好採用電動機換向(commutataion)來處理質量流量的評估，並基於評估結果來調節鼓風電動機的速度。
當採用電動機換向來處理質量流量評估並調節鼓風電動機的速度和氣體供給裝置時，這尤其有利。
下面將採用示例並基於附圖來更詳細地介紹本發明。
圖1是本發明裝置的電路框圖，圖2顯示了燃燒器容量與空氣比率λ的關係，圖3顯示了不同操作條件下的空氣比率λ與時間的關係，圖4a到c顯示了本發明的控制和調節裝置的示意性部件，圖5是第一鼓風機的示意性截面圖，圖6是第二鼓風機的示意性截面圖，圖7是第三鼓風機的示意性截面圖，圖8是第四鼓風機的示意性截面圖，圖9是在空氣入口處設有氣體供給裝置的鼓風機頂部的示意圖，圖10是用於測量氣體粘度的第一裝置的示意圖，圖11是用於測量氣體粘度的第二裝置的示意圖，和圖12是用於測量氣體粘度的第三裝置的示意圖。
在圖1中，在適用於氣態燃料或氣體的供給管線1中連接了安全電磁閥或截流閥2。截流閥2通過第一控制線3與數據處理裝置4相連。數據處理裝置4可以是評估和控制用電子單元，其安裝有微處理器和用於測量數據的評估及控制的永久性存儲的算法。截流閥2的下遊設有用於測量氣體粘度的裝置5，其具有例如作為流動阻抗的毛細管(此處未示出)，從層流形式的氣體流中抽出的分流部分被引導穿過該毛細管。利用適當的壓力測量裝置(此處也未示出)來測量該毛細管上的壓力降。從所測得的壓力降中可以確定氣體的鄂伯指數或鄂伯值、熱值和發熱量。壓力測量裝置通過第一測量線6與數據處理裝置4相連。第一質量流量傳感器7位於用於測量氣體粘度的裝置5之後。該傳感器例如為傳統的熱線式傳感器。熱線式傳感器根據作用在氣體流上的熱信號的持續時間(flying time)來測量氣體的質量流量。第一質量流量傳感器7通過第二測量線8與數據處理裝置4相連。第一定量閥9位於第一質量流量傳感器7之後，該第一定量閥通過第二控制線10與數據處理裝置4相連。氣體供給管線1在分支點11處通到空氣供給管線12中。在空氣供給管線12中連接了第二質量流量傳感器13，該傳感器通過第三測量線與數據處理裝置4相連。鼓風機用標號15來標識，其連接在氣體/空氣混合物管線16中的分支點11的下遊。鼓風機15通過第三控制線17與數據處理裝置4相連。
在鼓風機15的下遊設有帶點火裝置20的燃燒器18，點火裝置20通過第四控制線19與數據處理裝置4相連。
下面將介紹該裝置的功能。
氣體供給管線1可以與氣體線路直接相連，即未設置與壓力調節器相連的中間部分。之後可進行洩漏檢測。截流閥2關閉。利用第一質量流量傳感器7來確定截流閥2是否正確地關緊了氣體供給管線1。如果是這種情況，那麼可通過適當的激勵方式經第一控制線3來打開截流閥2。採用裝置5來在一直到第一定量閥9的距離上測量粘度，並通過第一質量流量傳感器7來測量氣體的質量流量。這兩個測量值被傳送到數據處理裝置4中，並在那裡採用指定的算法來進行評估。應考慮各種指定的參數(例如燃燒器18的特性)。對裝置5和第一質量流量傳感器7所提供的測量結果的處理可產生控制脈衝，通過該控制脈衝來控制第一定量閥9，使得在分支點11處能提供每單位時間內具有恆定熱值的氣體流量。第一定量閥9可以是脈衝閥、旋轉閥或壓電閥。氣體的粘度或質量流量的偏差會引起第一定量閥9的截面的即時變化，使得每單位時間內的指定熱值總是保持恆定。氣體線路的各種壓力波動和氣體成分的各種變化都可通過適當的方式來檢測並得到補償。
採用第二質量流量傳感器13來測量空氣的質量流量。氣體/空氣混合物由空氣比率λ確定。通過對鼓風機15進行適當控制，就可根據數據處理裝置4來設定一種指定的操作狀態，例如燃燒器的點火狀態。當提供每單位時間內具有恆定熱值的氣體時，指定的空氣比率λ就對應於供給空氣的質量流量。因此，空氣比率λ可通過空氣的質量流量來設定。空氣的質量流量例如可通過鼓風機的功率、即其速度來控制，或者通過連接在鼓風機之前或之後的第二定量閥或空氣閥(此處未示出)來控制。
另外，還可根據其它參數來調節空氣比率λ。可在燃燒器1 8的區域內設置適當的傳感器來獲得火焰的穩定度，燃燒器18的容量或燃燒所產生的輻射。這種傳感器(此處未示出)可以通過第四、第五或第六測量線(此處未示出)而與數據處理裝置4相連。例如，可控制空氣比率λ以使火焰保持指定的穩定度，使得燃燒器18穩定地保持在某一容量，或者使輻射保持為最小。
上述示例當然不應被誤解為其意味著所述部件必須以所述順序來布置。自然地，也可將裝置5、第一質量流量傳感器7和定量閥9以不同順序來布置。另外，也可將第二質量流量傳感器13和鼓風機14以及與分支點11相關的裝置以不同的順序來布置。
圖2顯示了空氣比率λ和燃燒器的性能P之間的關係。由A標示的操作區域表示了典型的現有技術的燃燒器。由於在傳統操作過程中氣體類型的變化，這種燃燒器必須保證能在空氣比率λ的相對較寬的範圍內安全地工作。可用的性能範圍P即所謂的調製並不是太寬。在採用本發明的方法或者使用適用於執行本方法的裝置時，可以使用設定成可在空氣比率λ的較窄範圍內工作的燃燒器。當使用本發明所提供的方法時，空氣比率λ的變化發生在指定的限值內。空氣比率λ不可能產生隨機的、不希望發生的變化。設定在空氣比率λ的相對較窄的工作範圍內的燃燒器可在較低的輻射值下操作。它們體現出提高的調製性能。在圖2中以B標示了這種燃燒器的操作區域。
在圖3中顯示了空氣比率λ與時間的關係。作為比較，圖中顯示了在設有和未設有本發明裝置的情況下在氣體類型從G20變化到G23的條件下操作的燃燒器。如果不使用本發明所提供的裝置，那麼在氣體類型變化到G23時，空氣比率λ會增大到使燃燒器中的火焰熄滅的位置點。
圖4a到c顯示了本發明所提供的控制和調節裝置的示意圖。在裝置中安裝了與氣體和空氣供給管線相連的進氣板21。在進氣板21的下遊設有中間板22(其在圖4a中更詳細地示出)。中間板22具有可供單獨地供應氣體和空氣流的管口。第一質量流量傳感器6定位在用於氣體流的管口上，而第二質量流量傳感器13定位在用於空氣流的管口上。標號23表示密封件，標號24表示與第一質量流量傳感器6和第二質量流量傳感器13相連的評估用電子單元。中間板22(氣密式地)安裝在用於數據處理裝置4或控制和調節用電子單元的外殼25上。外殼25包括連接在中間板22之後並處於氣體流中的安全電磁閥2。定量閥9安裝在電磁閥2的下遊並連接在氣體流中。用於測量氣體粘度的裝置5(此處未示出)可安裝在安全電磁閥2和定量閥9之間。然而，裝置5也可以是中間板22的一部分。圖4b中所示的裝置適用於由鼓風機支持的燃燒器18。鼓風機15連接在從裝置外殼25中引出的氣體/空氣混合物管線16上。在這裡通過控制鼓風機15的容量可實現對空氣品質流量的控制。
圖4c中所示的裝置適用於設定常壓燃燒器18的空氣比率。在這種情況下，在氣體/空氣混合物管線16中未連接鼓風機。可在外殼中安裝用於控制空氣品質流量的另一定量閥(此處未示出)，通過它可控制空氣的質量流量。
圖5顯示了用於燃燒空氣的另一鼓風機的示例，其可用於所謂的壁面/地板式燃燒爐中。該另一鼓風機由風扇外殼26和風扇葉輪27組成，風扇葉輪27具有空氣入口28和空氣出口29。空氣入口28位於鼓風機的吸力側，而空氣出口29位於壓力側。在圖5所示的本發明示例中，氣體供給管線同樣由標號1來表示。用於確定空氣品質流量的第二質量流量傳感器13處於空氣入口28上。第二質量流量傳感器13將信號發送給控制-調節單元或數據處理裝置4，其可根據所需的熱容量來控制燃燒，例如設定燃燒介質和燃燒空氣之間的關係。第二質量流量傳感器13可以是電子式的空氣品質流量的風速計，其可從傳統來源中獲得。
環形射流裝置30位於空氣入口28上，其中第二質量流量傳感器13就安裝在此環形射流裝置30上。第二質量流量傳感器13位於圖1示例所示的支線31中，該支線3 1通向環形射流裝置30的射流間隙32。
如該示例所示，除了用於空氣品質測量的射流間隙32之外，環形射流裝置30還具有用於供應氣體的另一射流間隙33(氣體射流間隙)。
第一質量流量傳感器7位於另一射流間隙33中，其將與可燃氣體的質量流量有關的信號發送給數據處理裝置4。
如果與實際值存在著偏差，數據處理裝置4就採用空氣品質流量的信號和氣體質量流量的信號來計算出適當的變化量，以便達到各個所需的值。
環形射流裝置30是鼓風機的外殼壁34的一個整體部分。外殼壁34可以是用於可燃氣體的環形射流裝置的一部分。環形射流裝置30以空氣入口28處的環形形狀包圍了燃燒空氣的主流部分。由此可得到可燃氣體和空氣主流部分的均勻混合物。
雖然質量流量傳感器7，13如圖5中示例所示地作為單獨的部件安裝在可用管線或環形射流部分中，然而也可設計出如圖6中示例中所示的質量流量傳感器7，13，其使得在用於空氣和氣體的質量流量測量的環形射流裝置之間具有共同的隔離壁，流量由測量晶片來獲得。這就形成了緊湊的結構單元。
圖7顯示了鼓風機的另一示例。輸入管道35位於環形射流裝置30之前。在這種形式中，用於空氣品質流量的第二質量流量傳感器13位於通向輸入管道35的支線31中。在輸入管道35內設有位於環形間隙36之前的被覆蓋的環形管道37，支線31通到該環形管道中。環形的抽吸作用可對穿過支線31的質量流的測量體積實現均勻的抽吸。
在圖8所示的示例中，支線31被設計成使其開口大致垂直地指向輸入管道35的壁。
圖8顯示了旋轉閥/調節閥38的示例，該閥可用於所有其它的型式中並由數據處理單元4來促動。旋轉閥/調節閥38是鼓風機的一個整體部分。在所示的形式中，旋轉閥/調節閥38被設計用於在鼓風機的吸力側供應氣體。
作為可用於所有其它型式的示例，圖8顯示了鼓風電動機39，其中數據處理裝置4處理質量流量的評估和電動機換向，並據此來調節鼓風電動機的速度。這種控制用電子單元被設計成或者在電動機39的恆定速度下調節氣體供給，或者根據所需容量的連續的設定點/實際值比較來適當地調節電動機的速度和氣體供給。
圖9顯示了本發明所提供的結構的側視圖，其中氣體供給1並不經環形射流裝置而發生在空氣入口上，而是發生在空氣出口上的壓力側附近。
本發明並不局限於上述的優選示例。相反，即使在模型明顯不同的情況下也可利用所述方案構思出許多變型。
圖10到12顯示了用於測量粘度的裝置5的不同示例的示意圖。
圖10中所示的裝置5允許對氣體粘度進行連續的測量。另一支線40從氣體供給管線1中分出。微型泵41連接在所述另一支線40中。在其下遊設有毛細管42和壓力測量裝置43。利用微型泵41可抽出恆定的體積流量V以通過毛細管42。利用壓力測量裝置來測量毛細管42上的壓力降。同時確定毛細管的溫度。為此，壓力測量裝置43例如可包括熱電偶。然後可通過Hagen-Poiseuille方程並使用該測量值來確定氣體的動態粘度。
圖11中所示的裝置5允許對動態粘度進行間斷的測量。活塞泵44連接在支線40中。在利用活塞泵進行第一型式的測量之後，通過活塞泵44對從支線40中抽出的氣體樣品加壓達一定量的時間，使其以恆定的體積流量流過毛細管42。採用壓力測量裝置43來測量毛細管上的壓力差。如同圖10所示的裝置一樣，可由此來確定氣體的動態粘度。在第二型式中，增大活塞泵44的速度，直到毛細管42上的壓力差達到壓力測量裝置43的測量誤差特別低時為止。在此時確定活塞泵44的進給速度。然後由此確定氣體的動態粘度。
至於圖12中所示的另一裝置5，動態粘度的測量基於已知體積來進行。從支線40中抽出氣體樣品，並通過微型泵41泵送到腔45中。在填充腔45時，第一閥46打開而第二閥47關閉。一旦腔45被充滿，第一閥門46也關閉。然後第二閥47打開。氣體經毛細管42而流動，直到腔45內的壓力等於氣體供給管線1中的壓力為止。壓力測量裝置43用於測量壓力下降的速度。由此可確定動態粘度。
標號列表1氣體供給管線2截流閥3第一控制線4數據處理裝置5用於測量粘度的裝置6第一測量線7第一質量流量傳感器8第二測量線9第一定量閥10第二控制線11分支點12空氣供給管線13第二質量流量傳感器14第三測量線
15鼓風機16氣體/空氣混合物管線17第三控制線18燃燒器19點火裝置20第四控制線21進氣板22中間板23密封件24評估用電子單元25外殼26風扇外殼27風扇葉輪28空氣入口29空氣出口30環形射流裝置31支線32射流間隙33另一射流間隙34外殼壁35輸入管道36環形間隙37環形管道38旋轉閥/調節閥39電動機40另一支線41微型泵42毛細管
43壓力測量裝置44活塞泵45腔46第一閥47第二閥
權利要求
1.一種用於設定供燃燒器(18)操作用的由氣體燃料和空氣組成的燃料/空氣混合物的空氣比率λ的方法，其特徵在於，a)將燃料的質量流量確定為第一測量值，b)將用於確定燃料的鄂伯指數的值確定為第二測量值，c)將空氣的質量流量確定為第三測量值，和d)根據至少兩個所述測量值來控制空氣和/或燃料的質量流量，從而設定所述燃料/空氣混合物的指定空氣比率λ。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述步驟d中根據所述測量值來對所述空氣的質量流量進行控制。
3.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述測量值被發送到數據處理裝置(4)中，根據指定的算法進行處理，並通過所述數據處理裝置(4)用連接在所述燃料流中的第一定量閥(9，38)來調節所述燃料的質量流量。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述空氣的質量流量通過鼓風機(15)、空氣閥和/或第二定量閥來控制。
5.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，根據在所述燃燒器(18)中產生的火焰的穩定度來調節所述空氣比率λ。
6.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，根據所述燃燒器(18)的指定熱容量來調節所述空氣比率λ。
7.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，可調節所述空氣比率λ以使燃燒過程中所產生的輻射最小。
8.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，根據所述第一和第二測量值來調節所述燃料的質量流量，使得在每單位時間內供應給所述燃燒器(18)的燃料的指定熱值基本上保持恆定。
9.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，將所述燃料的粘度或類似特性確定為第二測量值。
10.一種用於執行根據上述權利要求中任一項所述的方法的裝置，其特徵在於，在燃料供給管線(1)中連接了用於確定第一測量值的第一質量流量傳感器、用於測量可確定鄂伯指數的第二測量值的裝置(5)，以及第一定量閥(9)，在空氣供給管線(12，28)中連接了用於確定第三測量值的第二質量流量傳感器(13)，設置了可控制所述空氣的質量流量的裝置(15)，設置了數據處理裝置(4)，用於通過所述第一定量閥(9)來調節所述燃料的質量流量，所述燃料的質量流量可根據所述第一和第二測量值來調節，使得每單位時間內提供給所述燃燒器(18)的燃料的指定熱值基本上保持恆定，以及可根據至少兩個所述測量值並通過所述數據處理裝置(4)來控制所述空氣的質量流量，從而設定指定的空氣比率λ。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於，根據所述測量值來控制所述空氣的質量流量。
12.根據權利要求10或11所述的裝置，其特徵在於，用於測量所述第二測量值的裝置(5)是用於測量粘度或類似特性的裝置。
13.根據權利要求10到12中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述可調節質量流量的裝置裝有鼓風機(15)、空氣閥和/或第二定量閥。
14.根據權利要求10到13中任一項所述的裝置，其特徵在於，提供了一種用於識別在所述燃燒器中產生的火焰的穩定度的裝置，可根據該裝置測得的第四測量值並通過所述數據處理裝置(4)來調節所述空氣比率λ。
15.根據權利要求10到14中任一項所述的裝置，其特徵在於，提供了一種用於測量所述燃燒器(18)的容量的裝置，可根據該裝置測得的第五測量值並通過所述數據處理裝置(4)來調節所述空氣比率λ。
16.根據權利要求10到15中任一項所述的裝置，其特徵在於，提供了一種用於測量輻射汙染含量的裝置，可根據該裝置測得的第六測量值並通過所述數據處理裝置(4)來調節所述空氣比率λ，使得燃燒所產生的汙染含量最小。
17.根據權利要求10到16中任一項所述的裝置，其特徵在於，提供了一種用於壁面式/地板式燃燒爐中的空氣的鼓風機，其具有鼓風機外殼(26)和鼓風機葉輪(27)，所述葉輪(27)具有空氣入口(28)和空氣出口(29)，還具有用於燃料的燃料供給管線(1)，其中，用於確定所述空氣的質量流量的第二質量流量傳感器(13)位於所述空氣入口(28)上，其在功能上與所述數據處理裝置(4)相連並發送信號給所述數據處理裝置，用於根據所需的熱容量來計算燃燒介質與燃燒空氣之比。
18.根據權利要求10到17中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述第二質量流量傳感器(13)是電子式的空氣品質流量的風速計。
19.根據權利要求10到18中任一項所述的裝置，其特徵在於，在所述空氣入口(28)上設有環形射流裝置(30)。
20.根據權利要求10到19中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述第二質量流量傳感器(13)位於所述環形射流裝置(30)上。
21.根據權利要求10到20中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述第二質量流量傳感器(13)位於支線(31)中，所述支線通到所述環形射流裝置(30)的射流間隙(32)中。
22.根據權利要求10到21中任一項所述的裝置，其特徵在於，除了用於空氣品質測量的射流間隙(32)之外，所述環形射流裝置(30)還具有用於供應燃料的另一射流間隙(33)。
23.根據權利要求10到22中任一項所述的裝置，其特徵在於，第一質量流量傳感器(7)位於所述另一射流間隙(33)的區域內，其將適當的信號發送給所述數據處理裝置(4)。
24.根據權利要求10到23中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述環形射流裝置(30)是所述鼓風機的空氣入口(28)處的外殼壁(34)的一個整體部分。
25.根據權利要求10到24中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述環形射流裝置(30)包圍了所述空氣入口(28)處的燃燒空氣的主流部分。
26.根據權利要求10到25中任一項所述的裝置，其特徵在於，在所述環形射流裝置(30)之前設有輸入管道(35)。
27.根據權利要求10到26中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述支線(31)通到所述輸入管道(35)中。
28.根據權利要求10到27中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述支線(31)通到所述輸入管道(35)內的環形間隙(36)中。
29.根據權利要求10到28中任一項所述的裝置，其特徵在於，用於供應氣體的旋轉閥/調節閥(38)是所述外殼的一個整體部分。
30.根據權利要求10到29中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述用於供應氣體的旋轉閥/調節閥(38)位於所述鼓風機的吸力側。
31.根據權利要求10到30中任一項所述的裝置，其特徵在於，採用電動機換向來處理質量流量的評估，並調節所述鼓風電動機的速度。
32.根據權利要求10到31中任一項所述的裝置，其特徵在於，採用電動機換向來處理質量流量的評估，並調節所述鼓風電動機的速度和空氣供給。
全文摘要
本發明涉及一種用於設定供燃燒器操作用的由氣體燃料和空氣組成的燃料/空氣混合物的空氣比率的方法，其中，a)將燃料的質量流量確定為第一測量值，b)將用於確定燃料的鄂伯指數的值確定為第二測量值，c)將空氣的質量流量確定為第三測量值，以及d)根據至少兩個測量值來控制空氣和/或燃料的質量流量，從而設定燃料/空氣混合物的指定空氣比率λ。
文檔編號F04D29/42GK1509391SQ02810164
公開日2004年6月30日 申請日期2002年3月22日 優先權日2001年3月23日
發明者P·格貝爾, P 格貝爾 申請人:多孔燃燒器技術銷售有限責任公司