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Einrichtung zur Verbrennung von Ölen unterschiedlicher Zähigkeit mittels Zerstäubung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Verbrennung von Ölen unterschiedlicher Zähigkeit mittels Zerstäubung in Leichtölbrennern. Es sind Einrichtungen dieser Art bekannt, welche das Öl vorgewärmt und unter Verwendung einer Rücklaufleitung im Brennerrohr umlaufen lassen und bei denen der Zutritt des Öls zur Zerstäubungsdüse selbsttätig gesteuert wird, was durch ein Zeit-Schaltgerät bewirkt wird. Derartige Einrichtungen sprechen langsam an, da sie abhängig sind von der eingestellten Zeit des Zeit-Schaltgerätes, das für die maximale Erwärmungszeit des zur Verwendung kommenden Öls höchster Viskosität eingestellt sein muss.
Auch sind sie nicht völlig betriebssicher. da sie den Zufluss des Öls zur
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forderliche Dunnflüssigkeit während der Vorwärmzeit nicht erreicht hat.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine verbesserte Einrichtung zu schaffen, die in erster Linie die Steuerung des Öls zur Düse in Abhängigkeit von der Viskosität des Öls und unabhängig von einer vorbestimmten Zeit bewirkt. Ferner bezweckt die Erfindung, die Einrichtung so auszubilden, dass das Zünden der Flamme nicht schlagartig, also explosionsartig, sondern weich erfolgt. Wichtige Betriebsbedingungen einer automatischen Feuerung, wie Vorbelüftung des Kessels, Leersaugen der Düsenspitze beim Erlöschen der Flamme, sollen ebenfalls erreicht werden. Dabei soll die Einrichtung mit wenigen betriebssicheren Teilen auskommen und sich durch höchste Betriebssicherheit auszeichnen.
Zu diesem Zweck geht die Erfindung aus von einer Einrichtung zur Verbrennung von Ölen unterschiedlicher Zähigkeit mittels Zerstäubung, welche das Öl vorgewärmt und unter Verwendung einer ein Absperrglied enthaltenden Rücklaufleitung im Brennerrohr umlaufen lässt sowie den Zutritt des Öls zur Zerstäubungsdl1se selbsttätig steuert, und besteht darin, dass das in der Rücklaufleitung vorgesehene Absperrglied durch ein im Ölstrom liegendes, durch diesen in Schwingungen versetztes Element so gesteuert wird, dass es bei geringen Ausschwingungen eine im Zeitmass der Schwingungen zeitweise Drosselung, bei weitem Ausschwingen eine durch den Öldruck verursachte ständige Absperrung des Ölumlaufes bewirkt, und vor der Zerstäubungsdüse ein bei fehlendem Öldruck geschlossenes Rückschlagventil vorgesehen
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der abgestimmt sind,
dass bei Vorhandensein einer geringen Zähigkeit des Öls, insbesondere der des üblichen Leichtöls, durch die zeitweise Drosselung des Ölumlaufs der Ventilkörper mit dem Schwingungelement in Resonanz kommt und hiedurch entgegen der Feder das Rückschlagventil Im Schwingungsrhythmus öffnet und schliesst und den Ölzugang zur Zerstäubungsdüse freigibt, bis bei ständiger Absperrung des Ölumlaufs das Rückschlagventil voll öffnet. Vorzugsweise besteht das Schwingungselement aus wärmeempfindlichem Material, etwa aus Bimetall. Zweckmässig ist der Grad der Ausschwingung des Schwingungselements mittels einer von aussen zu betätigenden Einstellschraube mit Zeiger entsprechend der Zähflüssigkeit des Ols einstellbar.
Dabei können zusätzlich zu dem Schwingungselement weitere wärmeempfindliche Organe vorgesehen sein, die beim Erkalten das durch das Schwingungselement gesteuerte Absperrglied von seinem Sitz abheben. Ferner kann das Schwingungselement an einem Block in der Rücklaufleitung befestigt sein, der zwecks leichter Verschiebbarkeit und anschliessender Festklemmung innerhalb der Rohrleitung aus zwei Teilen mit schräger Berührungsfläche besteht, die durch eine Stellschraube gegeneinander verschiebbar sind, und Nuten, Bohrungen od. dgl. für den Öldurchfluss aufweist.
Vorzugsweise kann der Zylinderschaft des Ventilkörpers des Rückschlagventils an seiner Umfangsfläche mit axial
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gerichteten Ausnehmungen versehen sein, die in einen Ringraum einmünden, an den sich ein auf dem
Ventilschaft sitzender Scheibenkolben anschliesst, der den Durchflussquerschnitt des Öls zum Ventilteller abdichtet. Dabei kann der Scheibenkolben an der dem Schaft zugewandten Seite abgeschrägt sein. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass in der Ölleitung von der Ölpumpe zum Brenner ein vom Öldruck in der Ölleitung gesteuerter Druckschalter vorgesehen ist, der die übliche selbsttätige Über- wachungseinrichtung beiDrucklosigkeit der Ölleitung ausser Betrieb setzt und sie beim Vorhandensein von
Druck in der Ölleitung einschaltet.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 ein in der Rücklaufleitung gemäss der Erfindung ausgebildetes und angeordnetes Ventil in geöffne- tem Zustand, im senkrechten Schnitt dargestellt, Fig. 2 das Ventil nach Fig. 1 in geschlossenem Zustand,
Fig. 3 ein erfindungsgemässes Rückschlagventil, in senkrechtem Schnitt, Fig. 4 das Ventil nach Fig. 3 in anderer Betriebsstellung.
Das Ventil nach Fig. l und 2 ist in einer Rücklaufleitung 1, 2 angeordnet, die unmittelbar vor der
Spitze der Zerstäubungsdüse abzweigt und das im Kreislauf gepumpte Öl wieder in den beheizten Vor- wärmbehältei zurückführt. Das Ventil enthält einen vorzugsweise aus federndem Metall bestehenden fla- chen Stab 3. Dieser trägt an seinem freien Ende ein vorzugsweise als Deckel, Kegel oder Kugel ausge- bildetes Absperrglied 4, das geeignet ist, eine darunter befindliche Öffnung 5 nach entsprechender Verbiegung des Stabes zu verschliessen. Der Stab ist an einem Befestigungsblock 6,7 in der Weise befestigt, dass der Verschluss 4 im Ruhezustand so weit von der Öffnung 5 entfernt ist, dass ein ungehinderter Durch- fluss auch des zunächst zähflüssigen Öls gewährleistet ist.
Der Befestigungsblock 6,7 selbst besteht zwecks leichter Verschiebbarkeit und anschliessender Festklemmung in der Rohrleitung aus zwei Teilen, deren schräge Seitenflächen aneinander passen, aber gegeneinander verschoben werden können, wobei sie durch eine Schraube 8 in der jeweils gewünschten Lage festgehalten werden. Dabei sind Nuten, Bohrungen od. dgl. (nicht dargestellt) für den Öldurchfluss vorgesehen. Es ist auf so einfache Art eine genaue Einstellung des Schwingungsstabes ermöglicht. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist das Gehäuse mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung 19 versehen, in das eine Einstellschraube 20 mit Zeiger 21 eingeschraubt ist, die es ermöglicht, die Vorspannung und damit den Grad der Ausschwingung des Schwingungsstabes 3 zu ändern und so das Ventil der Viskosität des Öls entsprechend von aussen leicht einzustellen.
. Beim Durchpumpen des Öls durch die Umlaufleitung 1, 2 gerät der Stab 3 durch das vorbeiströmende Öl in Schwingungen. Auf die Zahl der Schwingungen wirkt sich der Dämpfungseffekt des Öls aus, der um so geringer wird, je mehr die Viskosität des vorbeifliessenden Öls durch die Erwärmung herabgesetzt wird. Die Verringerung des Dämpfungseffektes hat zur Folge, dass der Stab 3 entsprechend weiter ausschwingt und sich dadurch mit dem Absperrglied 4 der Durchflussöffnung 5 nähert. Durch die sich verstärkenden Schwingungen wird dem Durchfluss des Öls ein wechselnder Widerstand entgegengesetzt, so dass die Schwingungen sich im gesamten, vom Öl durchflossenen Rohrsystem fortpflanzen und sich auch auf das in der Düsenspitze 17 befindliche Rückschlagventil 11, 12, 16 (Fig. 3, 4) auswirken.
Dieses kann nach dem Erfindungsgedanken so eingestellt werden, dass es beim Erreichen einer bestimmten Schwingungszahl in Resonanz gerät. Sobald sich das Rückschlagventil auf diese Weise in Bewegung setzt, lässt es zunächst nur geringere Ölmengen zur Düsenspitze durch, wo das Öl zerstäubt und an dem bereits arbeitenden Zünder entzündet wird. Damit ist die Aufgabe erfüllt, die Flamme nicht verpuffungsähnlich, sondern weich einsetzen zu lassen. Durch weiteres Ausschwingen des Stabes 3 tritt nun nach sehr kurzer Zeit der Fall ein, dass sich bei einer Schwingung das Absperrglied 4 der Ventilöffnung 5 so weit nähert, dass es vom vollen Öldruck erfasst und fest auf die Öffnung 5 gepresst wird, wodurch diese abgesperrt wird.
Damit ist die Rücklaufleitung unterbrochen ; der Druck der Ölpumpe wirkt sich nunmehr voll auf das Rückschlagventil 11, 12, 16 vor der Düsenspitze 17 aus, das sich entsprechend weit öffnet und die volle Ausbildung der Flamme ermöglicht. Der Hohlraum des Ventils, in dem der Stab 3 schwingt, ist in seiner Weise so gewählt, dass der Stab bei seiner Schwingung nur zu einem Bruchteil seiner Elastizitätsgrenze beansprucht wird und daher nicht ermüden kann.
Bei der beschriebenen Ausgestaltung des Rücklaufventils (Fig. 1, 2) darf eine bestimmte Entfernung zwischen der Ventilöffnung 5 und dem Absperrglied 4 nicht überschritten werden, da sonst die zur Funktion des Ventils erforderlichen Schwingungen nicht entstehen. Gerade bei der Verfeuerung von Schweröl ist es aber wichtig, dass zu Beginn des Umpumpvorganges ein ungehinderter Durchfluss des zähen Öls erfolgt. Auch diesem Erfordernis kann durch folgende weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens Rechnung getragen werden.
Danach wird der Ventilstab 3 aus Bimetall hergestellt, das bekanntlich die Eigenschaft hat, sich unter Wärmeeinfluss zu verbiegen. Der Bimetallstab wird nach der Erfindung so angebracht, dass er 1m Ruhe-
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stand das Absperrglied 4 in genügender Entfernung von der Durchlauföffnung 5 hält und somit dem freien Durchlauf des Öls nicht im Wege steht. Erst wenn sich das Öl erwärmt und dadurch dünnflüssiger wird, verbiegt sich der Bimetallstab 3 unter dem Einfluss der Wärme in der Weise, dass er das Absperrglied 4 so weit an die Durchflussöffnung 5 heranbringt, wie erforderlich ist, um die bereits beschriebenen Schwingungen entstehen zu lassen.
Nun muss aber noch dafür gesorgt werden, dass die geschilderten Betriebsvorgänge sich jedesmal wiederholen, wenn die Anlage vorübergehend abgeschaltet hatte, wie es insbesondere dann der Fall ist, wenn die vorgesehene Heiztemperatur erreicht ist. Durch die Betriebspause kühlt sich nämlich das Öl wieder ab. Ausserdem muss der Möglichkeit Rechnung getragen werden, dass das zur Ölpumpe gehörige (nicht dargestellte) Druckregulierventil durch seinen Verschluss, insbesondere beim Ansaugen des Öls aus einem tiefer gelegenen Vorratsbehälter, in dem zwischen der Pumpe und dem Rücklaufventil befindlichen Teil der Ölleitung ein Vakuum hervorrufen könnte. Dieses würde das Absperrglied 4 auf der Durchflussöffnung 5 festsaugen und erschweren oder verhindern, dass sich das Ventil wieder öffnet, um den erneuten Umpumpvorgang zu ermöglichen.
Zu diesem Zweck sind nach Fig. 1 und 2 über oder unter dem Stab 3 ein oder mehrere wärmeempfindliche Organe 9 so angebracht, dass sie sich in genügendem Abstand von dem Stab 3 befinden, um dessen Schwingungen nicht zu behindern. Sie bestehen vorzugsweise ebenfalls aus Bimetallstreifen, die sich während des Umlaufs des erwärmten Öls so verbiegen, dass sich das Ventil 3,4, 5 in der beschriebenen Weise ungehindert schliessen kann. Erkaltet das Öl infolge Ausserbetriebsetzung der Anlage, so kehren die Organe 9 in ihre Ruhelage zurück und heben oder ziehen je nach ihrer Anbringung den Stab 3 mit dem Absperrglied 4 von der Öffnung 5 ab. Damit wird eie etwaiges Vakuum aufgehoben ; die Anlage ist wieder betriebsbereit.
Damit sich die Düsenspitze 17 beim Abschalten der Anlage von Ölresten freisaugt, ist das Ventil in der in Fig. 3 dargestellten besonderen Weise ausgebildet. Der Ventilschaft 10, der sich in der Führung 11 hin-und herbewegt, erhält unmittelbar hinter dem Dichtungskegel 12 eine kolbenförmige Ausgestaltung 13. Der übrige Teil des Schaftes wird zunächst durch eine ringsum laufende Aussparung 14 una anschliessend durch in der Längsrichtung verlaufende Aussparungen 15 in seiner Form bestimmt, wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist. Die Feder 16 sorgt dafür, dass das Ventil im Ruhestand geschlossen ist, indem es den Ventilkegel 12 gegen die Durchflussöffnung drückt. In diesem Zustand verschliesst auch der Kolben 13 den Zuflusszylinder, der gleichzeitig als Führung des Schaftes wirkt, vollständig.
Wenn nun in der bereits beschriebenen Weise der Druck der Ölpumpe gegen das Rückschlagventil zu wirken beginnt, treibt er den Kolben 13 aus der Führung hinaus, so dass das Öl durch die Aussparungen 15 des Ventilschaftes in die Düsenspitze strömen kann. Dieser Vorgang bewirkt wieder ein Nachlassen des Druckes, so dass der Kolben 13 unter dem Einfluss der Feder 16 zurückgleitet und wieder in die Führung 11 eintritt. Der sofort wieder einsetzende Öldruck treibt ihn erneut hinaus ; dieser Vorgang wiederholt sich in schneller Folge. Die ständige Hin- und Herbewegung des Kolbens 13 fördert gleichzeitig die Zerstäubung des Öls.
Wird nun die Anlage abgeschaltet, so lässt der Druck der Ölpumpe plötzlich nach, der Kolben 13 schnellt letztmalig in die Führung zurück und bewirkt dadurch ein Vakuum zwischen dem nunmehr fest verschlossenen Ventil und der Düsenspitze. Diese saugt sich dadurch von Ölresten frei.
Bei der Formgebung des Ventilkolbens 13 muss allerdings einer physikalischen Besonderheit Rechnung
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le Hin- und Herbewegung eine Luftschwingung hoher Frequenz, die sich in einem durchdringenden und unangenehmen Pfeifton bemerkbar machen würde. Diese unerwünschte Nebenwirkung wird vorzugsweise dadurch verhindert, dass der Kolben an der dem Schaft zugewendeten Seite (bei 18) in der Weise abgeschrägt wird, wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist. Der Pfeifton verschwindet dadurch vollständig.
Der Vollständigkeit halber muss noch erwähnt werden, dass es einer zusätzlichen Vorrichtung bedarf, um die geschilderten Betriebsvorgänge mit der üblichen Steuerungsvorrichtung einer vollautomatischen Ölfeuerungsanlage in Einklang zu bringen. Eine solche sieht in der Regel vor, dass bei Inbetriebsetzung der Anlage eine Überwachungsvorrichtung, vorzugsweise durch Lichtsteuerung, zu arbeiten beginnt, die die Anlage nur unter der Voraussetzung eingeschaltet lässt, dass eine ausreichende Flamme vorhanden ist.
Da nach der Erfindung zunächst ein Umpumpvorgang stattfindet und die Flamme sich erst später bildet, muss dafür gesorgt werden, dass die genannte Überwachungsvorrichtung, die in diesem Betriebszustand keine Uberwachungsfunktion auszuüben braucht, nicht eher m Tätigkeit tritt, als die Voraussetzungen für die Flammenbildung vorhanden sind. Dies wird am einfachsten dadurch erreicht, dass hinter der Ölpumpe ein nicht dargestellter Druckschalter bekannter Bauart in die Ölleitung eingebaut wird. Der Druckschalter muss so wirken, dass er bei Drucklosigkeit die genannte Überwachungsvorrichtung ausser Betrieb setzt.
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Während des Umpumpvorganges ist nämlich in der Ölleitung normalerweise kein nennenswerter Druck vorhanden. Dieser setzt erst ein, wenn es zur Zerstäubung und Flammenbildung kommt. Damit wird dann aber gleichzeitig die Verriegelung der Überwachungsvorrichtung aufgehoben und die Kontrolle der Flam- me sichergestellt. sichergestellt.
Sollte dagegen einmal der Fall eintreten, dass sich im umgepumpten Öl Fremdkörper befinden, die den reibung-un damit drucklosen Umlauf erschweren oder verhindern, so hat das zur Folge, dass der
Druckschalter infolge des Druckanstieges betätigt wird. Hiedurch wird die Verriegelung der Überwachungs- vorrichtung aufgehoben. Da sich in diesem Falle aber noch keine oder nur eine ungenügende Flamme bilden konnte, wird nunmehr unter Alarmgabe der Brenner abgeschaltet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Verbrennung von Ölen unterschiedlicher Zähigkeit mittels Zerstäubung, welche das Öl vorgewärmt und unter Verwendung einer ein Absperrglied enthaltenden Rücklaufleitung im Bren- nerrohr umlaufen lässt sowie den Zutritt des Öls zur Zerstäubungsdüse selbsttätig steuert, dadurch gekenn- zeichnet, dass das in der Rücklaufleitung (l, 2) vorgesehene Absperrglied durch ein im Ölstrom liegendes, durch diesen in Schwingungen versetztes Element (3) so gesteuert wird, dass es bei geringen Ausschwin- gungen eine im Zeitmass der Schwingungen zeitweise Drosselung, bei weitem Ausschwingen eine durch den Öldruck verursachte ständige Absperrung des Ölumlaufs bewirkt, und vor der Zerstäubungsdüse (17) ein bei fehlendem Öldruck geschlossenes Rückschlagventil (11, 12, 16)
vorgesehen ist, wobei vorzugsweise das
Schwingungselement (3) und das Rückschlagventil mit seiner Feder (16) so aufeinander abgestimmt sind, dass bei Vorhandensein einer geringen Zähigkeit des Öls, insbesondere der des üblichen Leichtöls, durch die zeitweise Drosselung des Ölumlaufs der Ventilkörper (12) mit dem Schwingungselement (3) in Reso- nanz kommt und hiedurch entgegen der Feder (16) das Rückschlagventil im Schwingungsrhythmus öffnet und schliesst und den Ölzugang zur Zerstäubungsdüse (17) freigibt, bis bei ständiger Absperrung des Ölum- laufs das Rückschlagventil voll öffnet.