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Sicherheitsregelung an einem Ölbrenner für Ölfeuerungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsregelung zur selbsttätigen Abschaltung eines Ölbrenners für Ölfeuerungen, insbesondere Raumheizöfen und Heizkessel, bei denen die Primärluft für die Verbrennung mittels eines Gebläses dem Verbrennungsraum des Brenners durch einen Primärluftkanal und die Sekundärluft dem Feuerraum durch einen zwischen diesen und die Brennermündung eingeführten Sekundärluftkanal zugeführt wird. Die Erfindung betrifft eine Sicherung gegen Blaken des Ölbrenners und Austreten von Rauch oder Verbrennungsgasen durch den Sekundärluftkanal in die Umgebung, insbesondere bei Haushaltsölfeuerungen, die nicht ständig überwacht werden.
Gerade bei den letztgenannten Anlagen, z. B. Raumheizöfen und Heizungskesseln für Zentralheizun-
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erungsöffnung des Ofens oder Kessels und der Mündung des Brenners in Form eines Luftspaltes freigelassen, durch den Sekundärluft für die Verbrennung angesaugt wird. Diese Ansaugung wird durch den Schornsteinzug bewirkt, der bei normalem Betrieb durch diese Feuerungsöffnung hindurch zugleich mit der Sekundärluft auch die im Brenner erzeugten Heizgase in den Feuerraum einsaugt.
Das Gebläse, z. B. ein Ventilator bei den in erster Linie in Betracht gezogenen Verdampfungsölbrennern, oder ein Verdichter bei Zerstäubungsölbrennern, fördert die Primärluft in den Brenner und wird regelmässig durch einen Elektromotor angetrieben. Fällt das Gebläse, z. B. bei Wegfallen des Stromes oder infolge eines Lagerschadens, aus, oder wird aus irgendeinem Grunde der Schornsteinzug der Feuerung unterbrochen oder wesentlich verringert, oder verstopfen sich die Heizgaszüge im Ofen oder Kessel zu einem wesentlichen Teil durch Russ, so beginnt die Flamme des Ölbrenners aus Luftmangel zu blaken und in erheblichem Masse Russ auszuscheiden.
Zunächst wird dann nur der Ofen oder Kessel verrusst und beginnt der Schornstein zu qualmen, wenn nur das Gebläse stehengeblieben ist und der Schornsteinzug noch genügend vorhanden ist. Ist letzteres aber nicht der Fall oder verengen oder verstopfen sich die Heizgaskanäle über- mässig, was durch dieRussbildung auch schon nach Stehenbleiben des Gebläses nach wenigen Stunden oder gar Minuten eintreten kann, so tritt die blakende Flamme oder das Rauchgas durch den genannten Sekundärluftkanal aus. und es kann der Raum, in dem die Anlage steht, oder das ganze Haus verqualmt werden, ehe die Störung bemerkt wird.
Die Verengung und Verstopfung der Heizgaskanäle tritt besonders schnell bei neuzeitlichen Hochleistungskesseln mit grosser Kesselheizfläche auf der Gasseite und engen, fein unterteilten Rauchgasquerschnitten auf.
Die Erfindung schafft in diesen Fällen bei einem Ölbrenner der eingangs genannten Art dadurch Abhilfe, dass die Störung an einer Stelle zur Regelung benutzt wird, an der ihre Wirkung auftritt, bevor Russ aus dem Sekundärluftkanal austritt. Gemäss der Erfindung ist nämlich eine bei normalem Betrieb kühle, also z. B. nahe dem Mantel des Ölbrenners gelegene Stelle des Sekundärluftkanals mit dem Primärluftkanal an der Saugseite des Gebläses mittels eines innerhalb einer heissen Zone des Brenners verlaufenden Verbindungsrohres oder-kanals verbunden, in dem ein Wärmefühler angebracht ist, der bei Eindringen von nicht durch die Feuerung abziehenden Verbrennungsgasen und/oder unzureichender Primärluftförderung den Brenner, insbesondere dessen Ölzufuhr, selbsttätig abstellt. Ist der Wärmefühler z.
B. ein Thermoelement, so kann diese Abschaltung des Brenners bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur in dem Verbindungskanal mittels einer Thermoschaltung bekannter Art bewirkt werden. Das gleiche gilt, wenn als Wärmefühler ein direkt durch die Temperatur betätigter elektrischer Schalter für die Brennerabschal-
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tung verwendet wird, vorzugsweise ein Bimetall-Schalter, der die Abschaltung elektrisch oder mechanisch bewirkt. Der Verbindungskanal zwischen Sekundär- und Prímärluftkanal kann die ganze benötigte Pri- märluft zur Ansaugseite des Gebläses fördern.
Zweckmässig mündet der Verbindungskanal aber in einen die
Ansaugseite des Gebläses direkt mit der Raumluft verbindenden Einlass des Primärluftkanals ein, dessen
Querschnitt zu dem des Verbindungskanals in solchem Verhältnis steht, dass der Verbindungskanal nur einen Teil der Primärluft zu diesem Einlass fördert. Der Verbindungskanal kann dann im Querschnitt verhältnis- mässig klein dimensioniert sein und ist leichter im Brenner unterzubringen. Ist der Brenner ein etwa topfförmiger Verdampfungsölbrenner, so kann der Verbindungskanal ausserhalb des den Topfmantel umgebenden Primärluftkanals und innerhalb des Isoliermantels des Brenners durch diesen hindurchgeführt sein. Er kann aber auch als Verbindungsrohr durch den den Topfmantel umgebenden Primärluftkanal hindurchgehen.
So lange bei ungestörtem Normalbetrieb des Brenners durch den Verbindungskanal kalte Luft von aussen angesaugt wird, spricht der entsprechend eingestellte Thermofühler nicht an. Bleibt das Gebläse durch Stromausfall stehen, oder arbeitet es mit unzureichender Förderung und entsprechend verringerter Luftansaugung durch den Verbindungskanal hindurch, so wird der Wärmefühler durch die Umgebungstemperatur des Brenners erhitzt, spricht an und stellt den Brenner ab. Das gleiche tritt auch bei weiterarbeitendem Gebläse ein, wenn die Heizgaskanäle des Heizkessels oder Ofens sich aus irgendwelchen Gründen mehr oder weniger verengt und verstopft haben oder der Schornsteinzug unzureichend wird und die Flamme bzw. das Rauchgas in dem Sekundärluftkanal bis zur Abzweigstelle des Verbindungskanals zurücktritt und hier am Wärmefühler vorbeigesaugt wird.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für den Fall eines Verdampfung- ölbrenners beispielsweise und schematisch dargestellt, u. zw. zeigt : Fig'. 1 einen Längsschnitt durch den Brenner und einen Teil eines zugeordneten Heizkessels sowie die Steuerschaltung des Brenners, und Fig. 2 in grösserem Massstab einen Längsschnitt durch den nach Fig. l verwendeten Wärmefühler.
Der Verbrennungsraum 1 des als Ganzes mit 2 bezeichneten Brenners ist von einer topfförmig ausgebildeten, an der Mantelfläche mit Lochreihen 3 versehenen Wandung 4 umgeben, die sich zu dem als Ganzes mit 5 bezeichneten Heizkessel hin öffnet. Innerhalb des Verbrennungsraumes 1 befindet sich eine Ölverdampfungspfanne-6, der das Heizöl in an sich bekannter Weise durch eine Leitung 7 zugeführt wird. Durch eine zur Topfwandung 4 konzentrisch verlaufende äussere Wandung 8, die in einen Bodenteil 9 übergeht, wird mit der Wandung 4 ein Primärluftkanal 10 gebildet.
Zwischen dem Bodenteil der Wandung 4 und dem Bodenteil 9 ist der Rotor eines Ventilators 11 angebracht, der von einem am Brennergehäuse gelagerten Motor 12 angetrieben wird und Primärluft durch eine Öffnung 13 des Bodenteils 9 ansaugt und in den Verbrennungsluftkanal fördert, von dem sie durch die Löcher 3 hindurch in den Verbrennungsraum 1
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schlossen, die die Heizgase durch eine Öffnung 15 und eine dieser gegenüber liegende Öffnung 16 der Stirnwandung 17 des Kessels in dessen Feuerraum 18 in Pfeilrichtung 19 eintreten lässt. Zwischen der Aussenwandung 20 des Brenners und der Wandung 8 des Primärluftkanals befindet sich Wärmedämmaterial 21. Der Bodenteil 22 der Wandung 20 besitzt eine Mittelöffnung 23, durch die ein Teil der Primärluft in Pfeilrichtung 24 in den Primärluftkanal 10 angesaugt wird.
Der Kesselraum 18 ist von einem Wasserraum 25 und dieser wiederum von einer Wärmedämmschicht 26 umgeben.
Zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten des Brenners 2 und des Kessels 5, d. h. zwischen der Wandung 14 und der Wandung 17, ist em Luftspalt Il Form eines Ringkanals 27 vorgesehen, der bei norma- lem Betrieb zur Zuführung von Sekundärluft in Pfeilrichtung 28 zum Raume 18 dient.
Gemäss der Erfindung ist durch die Wärmedämmschicht 21 des Brenners ein Verbindungsrohr 29 hindurchgeführt. das an einer nahe der Brenneraussenwand 20 gelegenen Stelle 30 beginnt, die Wandung 14 und die Wärmedämmschicht durchdringt und in den zwischen dem Bodenteil 9 und dem Bodenteil 22 gebildeten Ringkanal 31 mündet, der sich seinerseits zu den Öffnungen 13 und 23 hin öffnet.
Das Verbindungsrohr 29 enthält nahe der Stelle 30 des Kanals 27 einen Wärmefühler 32, z. B. einen Bimetall-Schalter, von dem elektrische Anschlussleitungen 33 und 33a zu einer weiter unten beschriebe- nen elektrischen Steuerschaltung für ein elektromagnetisches Ventil führen, das den Ölzufluss zur Leitung 7 regelt.
Bei normalem Betrieb. des Brenners mit voll laufendem Ventilator 11 und unverstopften Heizgaskanälen des Kessels 5 sowie bei normalem Schornsteinzug wirkt sich die Saugwirkung des Ventilators 11 auf die Eintrittsöffnung des Verbindungsrohres 29 so aus, dass hier in Pfeilrichtung 34 Primärluft angesaugt wird und durch das Rohr hindurch in Pfeilrichtung 35 zusammen mit dem in Pfeilrichtung 24 eintretenden
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Primärluftanteil durch die Öffnung 13 und den Ventilator hindurch in den Primärkanal 10 gefördert wird.
Die Leitungen 29 und 31 sind so gross dimensioniert, dass sie einen beträchtlichen Anteil der insgesamt durch die Öffnung 13 strömenden Primärluft liefern. Gleichzeitig tritt die Sekúndärlufr in Pfeilrichtung 28 in den Feuerraum 18 ein. Die Wärmeübergangs- und Verbrennungsverhältnisse seien z. B. so eingestellt, dass sich durch den kühlenden Primärluftstrom durch das Verbindungsrohr 29 in diesem bei normalem Betrieb des Brenners eine Temperatur von etwa 1000C ergibt. Der Wärmefühler 32 ist dann so gewählt, dass er erst bei höherer Temperatur von z.
B. 125 C einen Schaltvorgang auslöst, der die Abstellung der Öl-
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B.1500C tritt ein, wenn der Motor 12 ausfällt und der Ventilator 11 keine kühle Primärluft durch das Ver- bindungsrohr 29 ansaugt, so dass sich die hohe Temperatur im Brennerraum l mehr oder weniger schnell auf den Wärmefühler 32 auswirkt. Eine gewisse zeitliche Verzögerung dieses Vorganges und der daraus fol- genden Abschaltung des Ölzuflusses zum Brenner ist für den Fall erwünscht, dass der Strom für den Motor
12 nur kurzzeitig und vorübergehend ausbleibt. Es wird dann kein Abschaltvorgang ausgelöst, wenn der
Ventilator 11 wieder angetrieben wird, bevor der Wärmefühler über 125 C erhitzt worden ist.
Eine solche Erhitzung tritt auch dann ein, wenn zwar der Ventilator 11 normal angetrieben wird, der
Schornsteinzug des Kessels 5 sich aber aus irgendeinem Grunde übermässig verringert oder die Heizgas- kanäle dieses Kessels durch Russabsetzung mehr oder weniger verstopft sind. In diesem Falle ist das bei 15 austretende heisse Gas bestrebt, in Pfeilrichtung 36, 37 durch den Sekundärluftkanal 27 auszutreten und ge- langt damit in den Bereich der Ansaugstelle 30 des Verbindungskanals 29, 31 und zum Wärmefühler 32, der dann anspricht und den Brenner abstellt. Zu diesem Zweck ist der vom Wärmefühler 32 ausgelöste
Abschaltvorgang der Ölzufuhr zweckmässig mit einer gleichzeitigen Abschaltung des Motors 12 in an sich bekannterWeise gekoppelt.
Dieser Abschaltvorgang erfolgt ohne nennenswerte Verzögerung, so dass eben- so wie im erstgenannten Fall des Ausfallens des Motors 12 keine nennenswerten Mengen von Rauchgas in Pfeilrichtung 38-in den Raum austreten.
Wie ersichtlich, ist die Öffnung 23 für Zutritt eines Teiles der Primärluft in Richtung 24 nicht er- forderlich, sondern nur vorgesehen, um das Verbindungsrohr 29 mit verhältnismässig geringem Querschnitt dimensionieren und leicht in dem Isoliermantel 21 unterbringen zu können. Es kann der Verbindungskanal 29, 31 aber auch mit solchem Querschnitt ausgeführt werden, dass er die gesamte Primärluft zuführt, und kann dann der Boden 21 geschlossen sein.
Ferner ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht nur auf Verdampfungsölbrenner beliebiger Bauart. sondern auch auf mit Verdichter arbeitendem Zerstäubungsölbrenner anwendbar ist. Ferner spielt es keine entscheidende Rolle, ob Brenner und Ofen, Kessel od. dgl. einander in der gezeichneten waagrechten oder in Schräglage zugeordnet sind.
Der Wärmefühler kann über eine beliebige, geeignete Steuervorrichtung das Abstellen der Ölzufuhr zum Brenner bewirken ; er kann vorteilhaft gleichzeitig vermittels dieser Vorrichtung auch den Ventilatormotor abstellen.
Die vom Wärmefühler 32 beeinflusste Steuervorrichtung für die Abschaltung des Brenners kann beispielsweise wie folgt ausgebildet sein und als Wärmefühler gemäss Fig. l und 2 einen Bimetall-Schalter enthalten, wie er in Fig. 2 in grösserem Massstab dargestellt ist.
Fig. 2 zeigt die Stellung, in der der Bimetall-Schalter geöffnet ist, d. h. wenn durch eine Störung eine übermässige Temperatur in der Umgebung dieses Schalters eingetreten ist. Bei normalem Betrieb des Ofens ist der Bimetall-Schalter 32 geschlossen. Der Bimetall-Schalter besteht im wesentlichen aus einem Bimetall-Streifen 40, der an seinem freien Ende einen Kontakt 41 trägt, und au einem Kontakthalter aus Metall 42, der an seinem freien Ende einen Kontakt 43 trägt. Die Teile 40 und 42 sind mit den Leitungen 33 bzw. 33a verbunden, die durch ein Schutzrohr 44 nach aussen geführt sind, das fest im Bodenteil 22 des Brennerteils gehalten ist.
In das in der Leitung 29 befindliche Ende des Schutzrohres 44 ist ein Isolierstück 45 eingesetzt, das die Teile 40 und 42 voneinander und von dem Schutzrohr isoliert trägt.
Ferner trägt das gleiche Ende des Schutzrohres 44 ein geschlossenes Gehäuse 46, das die Teile 40 und 42 umgibt.
Der Thermoschalter 32 unterbricht in der inFig. 2 gezeigten geöffneten Stellung die Verbindung zwi- schen einer Leitung 52 und einer Leitung 54 der in Fig. 1 gezeigten Steuerschaltung für ein als Ganzes mit 63 bezeichnetes Magnetventil und für den Motor 12.
Eine beliebige Stromquelle, z. B. ein vorhandenes Versorgungsnetz, ist an die Leitungen 48 und 49 bei 50 und 51 angeschlossen.
Von der Leitung 48 zweigt die Leitung 52 ab, die mit der Leitung 33 über einen Druckknopf-Ausschalttaste 53 verbunden ist, der betätigt wird, wenn die Ofenanlage als Ganzes stillgesetzt wird. Die
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bunden. Von der Leitung 33a zweigt vor dem Taster 57 eine Leitung 54 ab, die zu einem Selbsthalte- kontakt 55 des Relais 56 führt. Der andere Pol des Selbsthaltekontaktes 55 ist an die Leitung 47 ange- schlossen. Die zweite Klemme der Wicklung des Relais 56 ist an die Leitung 49 angeschlossen.
Zu dem Relais gehört noch ein Arbeitskontakt 58, der in der Leitung 48 liegt, die eine der Speise- leitungen für den Motor 12 ist. Die andere Speiseleitung des Motors 12 ist die Leitung 49.
Von den Leitungen 48 und 49 zweigen hinter dem Relais 56 Speiseleitungen 60 bzw. 61 für eine Ma- gnetspule 62 des Magnetventils 63 ab. Das Gehäuse 64 dieses Magnetventils liegt in der Ö1zuführungs- leitung 7, u. zw. tritt das Öl in Pfeilrichtung bei 65 in das Gehäuse ein. An der Öl-Austrittsöffnung 66 des Gehäuses 64 ist ein Ventilsitz 67 ausgebildet. In der in Fig. l gezeichneten Stellung sitzt ein Ventil- teller 68 unter dem Druck einer. Feder 69 abdichtend auf dem Ventilsitz 67 auf, wobei sich das eine En- de der Feder 69 an dem Teller 68 und das andere Ende der Feder an der gegenüberliegenden Gehäuse- wandung abstützt.
Der Ventilteller ist mit einem Schaft 70 verbunden, der abdichtend durch die Wan- dung des Gehäuses 64 hindurchführt und an seinem der Magnetwicklung 62 zugekehrten Ende einen Anker 71 aus magnetischem Werkstoff trägt.
In der in Fig. 1 gezeigten Stellung ist die Wicklung 62 stromlos, weil die Verbindung von der Lei- tung 52 zur Spule des Relais 56 durch den geöffneten Bimetall-Schalter 32 unterbrochen ist und deshalb der Relaiskontakt 58 offen ist. Aus diesem Grunde ist auch der Motor 12 abgeschaltet.
Wenn die Ofenanlage in Betrieb gesetzt wird, ist die Temperatur an dem Thermoschalter 32 so gering, dass der Bimetallstreifen 40 den Kontakt 41 mit dem Kontakt 43 in Berührung bringt, so dass die Leitung 52 mit der Leitung 47 verbunden ist. Um nun die Anlage in Betrieb zu setzen, wird der Einschalttaster 57 kurz betätigt, wodurch das Relais 56 erregt wird und beide Kontakte 55 und 58 des Relais geschlossen werden. Über den Selbsthaltekontakt 55 und die Leitung 54 wird die Erregung der Spule des Relais 56 auch nach Loslassen des Einschalttasters 57 aufrechterhalten.
Dadurch erhält der Motor 12 über die Leitungen 48 und 49 Strom und treibt den Gebläserotor 11 an.
Gleichzeitig erhält die Magnetspule 62 über die Leitungen 60 und 61 Strom und zieht den Anker 71 an, so dass die Ventilplatte 68 entgegen der Feder 69 angehoben wird, und der Öldurchtritt durch die Leitung 7 durch das Gehäuse 64 hindurch freigegeben ist, so dass der Brenner 6 mit Öl gespeist wird.
Der vorstehend beschriebene Betriebszustand bleibt während des normalen Betriebes des Ofens erhalten, solange am Bimetallschalter 32 keine Temperaturerhöhung auftritt, die über die normale Betriebstemperatur hinausgeht. Tritt aber in der Leitung 29 in der Nähe des Bimetallschalters 32 aus den oben angegebenen Gründen eine unnormale Temperaturerhöhung ein, so öffnet sich der Bimetallschalter 32 und gelangt das Ventil 63 in die in Fig. l gezeichnete Schliessstellung.
Gleichzeitig wird der Motor 12 durch den Relaiskontakt 58 abgeschaltet. Die Ventilschliessstellung bleibt erhalten, auch wenn nach Abnahme der Temperatur in der Nähe des Bimetallschalters 32 sich dieser wieder schliesst, weil der Selbsthaltekontakt 55 dann geöffnet ist. Es kann also dann in den abgeschalteten Ofen kein Öl einströmen. Zur Wiederinbetriebnahme der Ofenanlage muss nach Beseitigung der Störung, die die Abschaltung selbsttätig bewirkt hat, zunächst der Einschalttaster 57 wieder betätigt werden.
An Stelle des Bimetallschalters 32 kann auch ein anderer Wärmefühler, z. B. ein Halbleiter oder ein Thermoelement, zur elektrischen Steuerung der vorstehend beschriebenen Schaltvorgänge in Verbindung mit einer entsprechend ausgebildeten Verstärker- und Steuerschaltung für die Betätigung des Magnetventils und die Ein- und Ausschaltung des Motors 12 verwendet werden.
An Stelle eines Magnetventils 63 kann auch ein anderes, von dem Wärmefühler 32 aus gesteuertes Ventil, z. B. ein Schwimmerventil, verwendet werden.
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