Impulsölfeuerung Bei Ölfeuerungen für grosse Industrieöfen, vor nehmlich für die Ziegel- und Keramikindustrie, hat es sich als zweckmässig erwiesen und auch in der Praxis durchgesetzt, das Brennöl .nicht als Dauerstrahl son dern in Form von Impulsen in den Ofen.einzuspritzen. Die pro Stunde einzuspritzende Ölmenge wird .durch das Brenngut und dessen Brenntemperatur bestimmt.
Beim Einspritzen eines Dauerstrahles wären -neben anderen Nachteilen die erforderlichen Düsendurch messer so klein, dass es nicht möglich wäre, ,die Düsen im Dauerbetrieb von ständigen Verstopfungen frei zu halten. Die Anwendung von Impulsen, also mit Pausen zwischen den Impulsen, gestattet es, die Düsendurchmesser -so gross zu halten, dass ein stö rungsfreier Dauerbetrieb-ermöglicht wird.
Es sind verschiedene Systeme von Ölfeuerungen bekannt, bei denen die Impulse am Ölbrenner mecha nisch, elektromagnetisch, pneumatisch durch Pressluft oder durch Elektromotore erzeugt werden. Teils ste hen hierbei die Ölleitungen, die den Öldruck mit den Ölbrennern verbinden, unter geringem Druck, wobei der erforderliche Spritzdruck von den Ölbrennern selbst erzeugt wird, teils stehen die Ölleitungen unter dem Spritzdruck, wobei die Impulse auf -die vorge nannte Weise erzeugt werden.
Ein anderes bekanntes System erteilt .dem in der Ölleitung befindlichen Brennöl mittels eines Impuls gebers Druckstösse von z. B. 15 atü und darüber, die dann in den einzelnen Ölbrennern Kolben bewegen, die das Brennöl durch die Düsen pressen. Der Spritz- druck an den Düsen liegt bei diesem System aber weit unter dem Druck der Leitungsimpulse, da -die Kolben geschwindigkeit durch die Viskosität .des schweren Brennöls und .den Düsenwiderstand gebremst wird.
Der Vorteil dieses Systems liegt neben der Betriebs- sicherheit in .der Einfachheit der Erzeugung der Im pulse, zu welchem keinerlei zu Störungen neigende elektrische Steuergeräte oder dergleichen mit den dazu erforderlichen langen Leitungen benötigt werden.
Der Nachteil des letztgenannten Systems liegt darin, dass durch die ständigen Druckstösse der Impulse im Dauerbetrieb die Druckschläuche, Leitungen und Armaturen einer starken Abnutzung unterworfen sind. Ausserdem besteht die Gefahr, dass durch diese Druckstösse in der Ölleitung Ermüdungserscheinun gen auftreten können, die zu eventuellem Bruch füh ren.
Ein weiterer grosser Nachteil haftet allen bisher bekannten Ölfeuerungen an. Zwischen .der Düse und dem .Steuersystem befindet sich bei allen Systemen ein mehr oder weniger grosser toter Raum in Druck schläuchen, Kanälen usw.
Dieser Raum bewirkt. durch die immer im Brennöl enthaltene Luft, dass der Druck des Ölstrahls an der Düse nicht plötzlich unterbrochen wird, sondern langsam abnimmt. Der Ölstrahl hört nicht wie .gefordert plötzlich auf, sondern wird durch den .abnehmenden Druck in seinem Durchmesser immer kleiner und endet mit der Bildung einiger Tropfen, die mit der Geschwindigkeit des Freien Falles in den Ofen- fallen..
Der nächste Impuls trifft dann mit grosser Geschwindigkeit auf den fallenden Tropfen auf, wodurch diese .auseinanderplatzen.Hierdurch ge langt das Brennöl an .die Wandung des Schürloch rohres, .läuft an diesem herab und bildet nicht restlos verbrannte Rückstände.
In Fällen, bei denen es erwünscht wäre, das Brennöl horizontal in den Ofen einzuspritzen, ver sagen alle bisher -bekannten Impulsölfeuerungen, da der Ölstrahl nicht plötzlich abreisst, sondern .am Schluss des Impulses zusammenfällt. Hierdurch bildet sich bis zur Düse hin .am Ofenboden eine Öllache, die nicht- verbrennt und Rückstände hinterlässt.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die vor stehend aufgeführten Nachteile :bekannter Ölfeuerun- gen zu vermeiden und eine einfache und zuverlässig arbeitende Ölfeuerung zu schaffen. Die erfindungs gemässe Impulsölfeuerung, welche mindestens eine Ölpumpe und einen Impulsgeber besitzt, der eine periodische Einspritzung von Drucköl durch eine Einspritzdüse bewirkt, zeichnet sich dadurch aus, dass ein die Düse aufweisender Steuerzylinder vor gesehen ist, der einen zwischen zwei Endlagen beweg lichen Steuerkolben enthält,
der mit einem Drucköl kanal versehen ist und der bei seiner Bewegung zwi schen den Endlagen eine an den Zylinder angeschlos sene Druckleitung periodisch mit der Düse verbindet, und dass der Impulsgeber mit dem Steuerzylinder in Verbindung steht, um den Kolben zur Bewegung zwi schen den Endlagen periodisch mit Drucköl zu beauf- schlagen.
In der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausfüh rungsformen der erfindungsgemässen Ölfeuerung dar gestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der ersten Ausführungsform, Fig. 1ä und lb einzelne Teile der Ausführungs form nach Fig. 1 in einer anderen Betriebslage, Fig. 2, 2a und 2b eine zweite Ausführungsform in einer der Fig. 1 bis lb entsprechenden Darstellung,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch einen Impuls- "eher, Fig. 4 einen Horizontalschnitt durch den Impuls geber nach Fig. 3, Fig. 5 ein Druckerzeugungsaggregat im Vertikal- schnitt, Fig. 6 einen- Schnitt entlang Linie VI-VI in Fig:
5 und Fig. 7 einen Axialschnitt durch ein Einspritzsteue- rungsaggregat.
Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Aus führungsform eines Ölbrenners für einen Keramik brennofen ist mit 1 ein Brennöltank bezeichnet, der über eine in einer Anschlussleitung 2 vorgesehene Zahnradpumpe 3, die von einem Elektromotor 4 an getrieben wird, Brennöl an einen Impulsgeber 5 lie fert. Der Impulsgeber ist als Drehschieber mit zwei Verbindungskanälen 5a und 5b ausgebildet, welcher von einem Elektromotor 6 angetrieben, die Leitung 2 wechselweise mit einer der beiden Leitungen 7 und 8 verbindet, während die andere der beiden Leitungen jeweils mit einem Rücklauf 9 verbunden wird, der über ein Regelventil 10 in den Öltank 1 mündet.
Die Leitungen 7 und 8 führen einerseits an ein Drucker- zeugungsaggregat 11 und anderseits über ein Regel ventil 12 und 13 in den Öltank zurück.
Das Druckerzeugungsaggregat 11, welches weiter unten noch näher beschrieben wird, enthält eine Druckölkammer 16, die über je ein Rückschlagventil 14 bzw.
15 mit den Leitungen 7 und 8 in Verbindung steht, und-von welcher über ein Druckregelventil 17 eine Leitung 19 an das später noch näher beschrie bene Einspritzsteueraggregat 20 führt. überdies sind an das Steueraggregat 20 Abzweigleitungen 21 und 22 der Leitungen 7 und 8 angeschlossen, und- zwar an den beiden Enden einer Zylinderbohrung 23, in wel cher ein Kolben 24 zwischen zwei Endlagen ver schiebbar ist.
Der Kolben besitzt in seinem Mittelteil eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 25, die sich über nahezu 360 erstreckt, wobei sich deren Breite von einem Maximum am einen Ende auf ein Mini mum am andern Ende kontinuierlich verändert. Dia metral der Mündung der Leitung 19 gegenüber ist in der Wand der Zylinderbohrung 23 eine Einspritzdüse 26 vorgesehen, die in den Brennofen mündet.
Im Betrieb des Ölbrenners, wenn die Zahnrad pumpe 3 und der Impulsgeber angetrieben werden, baut sich in den Leitungen 7 und 8 im Rücklauf 9 ein der Einstellung der Regelventile 12 und 13 bzw. 10 entsprechender Druck auf. Das Regelventil 10 spricht dabei bei einem kleineren Druck, z. B. bei 25 atü, an als die Regelventile 12 und 13, die beide gleich ein gestellt sind und z. B. bei 30 atü ansprechen. Ent sprechend der Schaltfrequenz des Impulsgebers 5 wechselt der Druck in den Leitungen 7 und 8 zwi schen 25 und 30 atü.
In der in Fig. 1 dargestellten Lage ist in der Leitung 8 höherer Druck vorhanden, der mit dieser über den Kanal 5a mit der Zahnrad pumpe in Verbindung steht, während die Leitung 7 über den Kanal 5b mit der 25 atü führenden Rück leitung 10 verbunden ist. Infolge des höheren Druckes in der Leitung 8 öffnet sich das Rückschlagventil 14, so dass sich der höhere Druck auch im Raum 16 des Druckerzeugungsaggregates 11 und über das Regel ventil 17 auch in der Leitung 19 aufbauen kann. Das Rückschlagventil 15 wird hingegen geschlossen ge halten.
Anderseits wird der Kolben 24 im Einspritz- steueraggregat 20 durch den in der Leitung 22 wir kenden höheren Druck von seiner unteren Endlage (Fig. 1a) gegen seine obere Endlage (Fig. 1) gescho ben, wobei das auf die Oberseite wirkende Druck medium durch die Leitung 21 verdrängt wird. Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 24 bewegt sich dessen Nut 25 am Einlass der Leitung 19 in die Zylinderboh rung 23 vorbei und verbindet diesen Einlass kurzzeitig mit der Düse 26, so dass Öl unter Druck in den Brenn ofen eingespritzt wird.
Die Dauer eines Einspritzvorganges lässt sich durch die Kolbengeschwindigkeit und die Nutbreite an der Düsenmündung regulieren, und zwar einerseits durch Verwendung entsprechender Drosselblenden 27 bzw. 28 und anderseits durch Verdrehung des Kol bens bezüglich der Düsenmündung. Die Kolbenge schwindigkeit muss allerdings der Impulsfrequenz an gepasst sein.
Nachdem der Kolben seine obere Endlage erreicht hat, schaltet der Impulsgeber um und setzt die Lei tungen 7 und 21 unter den höheren Druck, während die Leitung 8 und 22 über den Kanal<I>5a</I> mit dem Rücklauf 9 in Verbindung gebracht wird (Fig. 1 b), so däss in diesen Leitungen entsprechend der Einstellung des Rücklaufregulierventils 10 der Druck auf 25 atü absinken kann.
Unter dem höheren Druck in der Leitung 7 öffnet sich einerseits das Rückschlagventil 15 und anderseits bewegt sich der Kolben 24 von der oberen Endlage in die untere Endlage, wobei er wiederum den kurz zeitigen Durchfluss von Drucköl aus der Kammer 16 über die Leitung 19 und durch die Nut 25 an die Düse 26 freigibt.
Wie aus dem Obenstehenden hervorgeht, ist das Leitungssystem immer unter Druck, der obwohl rela tiv hoch, keine grossen Belastungen mit sich bringt, da die Druckschwankungen relativ klein sind, z. B. im Bereiche von 5 at liegen. Trotzdem steht für die Einspritzung von Öl durch die Düse der volle Druck zur Verfügung, wobei während der vollen Dauer der Einspritzung dieser Druck aufrechterhalten bleibt.
Die Ausführungsform des Ölbrenners nach Fig. 2 bis 2b unterscheidet sich von der vorbeschriebenen insofern, als hier zwei vollständig voneinander ge trennte öldrucksysteme vorgesehen sind. Dement sprechend ist neben der Zahnradpumpe 3, die Druck- öl an den Impulsgeber 5 liefert, eine weitere Zahnrad pumpe 30 vorgesehen, welche von einem Elektro motor 31 angetrieben Drucköl über eine Leitung 32 an ein Druckregulierventil 33 liefert, welches letztere den Einspritzdruck bestimmt und über die Leitung 34 an das Steueraggregat 20 angeschlossen ist.
Die Lei tung 32 führt überdies über ein Überdruckventil 35 in den Öltank 1 zurück.
An den Impulsgeber sind Steuerleitungen 36 und 37 und ein Rücklauf 38 angeschlossen. Die Leitungen 36 und 37 stehen über Abzweigungen 39 und 40 mit den beiden Enden der Zylinderbohrung 23 in, Verbin dung und sind über Überdruckventile 41 und 42 an den Tank 1 zurückgeführt.
In der Leitung 32 herrscht ein Druck, welcher wesentlich höher ist als derjenige in der Leitung 2 bzw. in den Steuerleitungen 37 und 38, und zwar ist dieser Druck dem notwendigen Einspritzdruck an der Düse 26 angepasst, z. B. 15 atü, wobei dieser Druck über das Überdruckventil 35 ständig aufrechterhalten wird.
Die Ventile 41 und 42 hingegen sind auf einen Druck von z. B. 5 atü eingestellt, welcher als Steuer druck für die Verschiebung des Kolbens 24 ausreicht, da der Rücklauf über die Leitung 38 drucklos ge schieht. Die Leitungen des Steuerkreislaufes können infolge des niedrigen Druckes schwächer dimensio niert werden als diejenigen des Einspritzsystems.
Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform unter scheidet sich nur geringfügig von derjenigen nach Fig. 1, indem der Impulsgeber nur für einen Druck wechsel in den Leitungen 39 und 40 verantwortlich ist, durch welchen der Kolben zwischen den beiden Endlagen verschoben wird, während der Druck in der Leitung 32 vom Impulsgeber unbeeinflusst bleibt.
Die Fig.2a und 2b zeigen die Stellungen von Impulsgeber und Steuerkolben nach Umschaltung aus der Lage gemäss Fig. 2.
Nachfolgend sollen nun anhand der Fig. 3 bis 7 Impulsgeber, Druckaggregat und - Steueraggregat näher beschrieben werden. Der Impulsgeber 5 weist ein Gehäuse 50 auf, in welchem eine Antriebswelle 51 drehbar gelagert ist. Eine Riemenscheibe 52 ist auf das nach aussen ragende Ende der Antriebswelle 51 aufgesetzt, welche vom Elektromotor 6 (Fig. 1) in nicht näher dar gestellter Weise angetrieben wird. Die Welle 51 treibt über ein Schneckenrad 53 ein Zahnrad 54 an, das mit einem Schneckenrad 55 aus einem Stück gebildet und zusammen mit diesem lose drehbar auf einer Welle 56 gelagert ist.
Das Schneckenrad 55 steht mit einem Zahnrad 58 in Eingriff, welches auf einer im Gehäuse 50 drehbar gelagerten Welle 57 sitzt. Die Welle 57 trägt eine Nockenscheibe 59 und wirkt über eine Rolle 62 auf einen bei 60 schwenkbar gelagerten Hebel 61 ein, der mittels einer Zugfeder 63 gegen die Nocken scheibe 59 gezogen wird.
Auf der Welle 56 sitzt lose drehbar eine Büchse 67, die mit dem Zahnrad 55 in Antriebsverbindung steht und auf welcher wiederum lose drehbar ein An schlagring 64 gelagert ist. Auf seinen beiden flansch artigen Ansätzen 64a und 64b trägt der Ring 64 je zwei um 180 zueinander versetzte 'Anschlagnocken 64c bzw. 64d, wobei die Nocken 64c bezüglich den Nocken 64d je um 90 versetzt sind.
Die Anschlag nocken 64c und 64d arbeiten dabei wechselweise mit der Anschlagfläche 61a zusammen, wenn der Hebel 61 durch die Nockenscheibe 59 zwischen seinen zwei Endlagen verschwenkt wird, und zwar so, dass der Hebel bzw, dessen Fläche 61a bei jeder Bewegung einen Anschlagnocken freigibt und den nächsten um 90 versetzten Nocken auffängt. Am Ring 64 ist mittels eines Bolzens 65 eine Schraubenfeder 66 be festigt, die satt auf der Büchse 67 aufgeschoben ist. Das andere Ende der Schraubenfeder ist über einen Bolzen 68 an einem Mitnehmerring 69 befestigt, der seinerseits z.
B: durch einen Stift 70 auf der Welle befestigt ist und diese je um 90 verdreht, wenn die Schraubenfeder 66 eine Drehbewegung des Anschlag ringes 64 überträgt. Die Schraubenfeder ist dabei be züglich der Drehrichtung der Büchse 67 so gewickelt, dass sie geöffnet (entspannt) ist, während ein An schlagnocken 64c bzw. 64d auf der Anschlagfläche 61a aufliegt, während sie sich auf der Büchse 67 in folge Reibungsmitnahme verklemmt, wenn der be treffende Nocken, z. B. 64c, freigegeben wird. Über die Feder 66 wird somit der Nhtnehmerring 69 ver dreht, bis der nächste Nocken, z.
B. 64d, auf die Fläche 61a aufläuft. Die Welle 56 führt also jeweils eine Drehbewegung um 90 aus. Beim Auflaufen des Nockens löst sich die Verklemmung der Feder 66 auf der Hülse 67 wieder, so - dass deren Reibungs widerstand verringert wird. Ein im Ring 64 befestigter Sicherungsstift 71 greift mit Spiel in eine Nut 69a des Ringes 69 und sichert innerhalb gewisser Grenzen die winkelgerechte Mitnahme desselben.
Die Welle 56 greift mit einem abgeflachten Ansatz <I>56a</I> in einen diametral verlaufenden Schlitz 72 in einem Drehschieberkörper 73 und bewegt denselben jeweils um 90 im Schiebergehäuse 74, das mit An- schlussöffnungen 75 und 76 für die beiden Steuer- Leitungen (z.
B. im Beispiel nach Fig. 2 die Leitun gen 36 und 37) einer Zuleitungsöffnung 77 (ange schlossen an Leitung 2), sowie einer Ablauföffnung 78 (angeschlossen am Rücklauf 38), versehen ist. Der Schlitz 72 im Körper 73 steht mit einer axialen Bohrung 79 in Verbindung, die in die zentral ange ordnete Ablauföffnung 78 mündet. Im Steuerkörper sind weiter zwei einander diametral gegenüberliegende Taschen 80 und 81 vorgesehen, die mit einer Um fangsnut 82 in Verbindung stehen.
In der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Lage des Schieberkörpers 73 ist die Zuleitungsöffnung 77 über die Umfangsnut 82 und die Tasche 81 mit der An schlussöffnung 75 in Verbindung, währenddem die Anschlussöffnung 76 über den Schlitz 72 und die Boh rung 79 mit der Ablauföffnung 78 in Verbindung steht.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung gewährleistet eine zuverlässige und schnelle Umschal- tung des Drehschiebers, wobei die Schaltgeschwindig keit durch das Übersetzungsverhältnis in den beiden Schneckengetrieben 53, 54 und 55, 58 bestimmt ist. Es lassen sich dabei mit Leichtigkeit Schaltzeiten für eine Umschaltung von 1/1o sec erreichen.
Das in Fig. 5 dargestellte Druckaggregat besteht aus einem Gehäuse 90, das eine durch einen Zapfen 91 abgeschlossene Längsbohrung 92 enthält. In einer Querbohrung 93, die mit der Längsbohrung 92 einen rechten Winkel einschliesst, sind beidseitig dieser Längsbohrung Ventileinsätze 94 und 95 vorgesehen, mit denen Ventilkörper 14 und 15 (Fig. 1) zusam menwirken und die mittels einer Druckfeder 96 in geschlossener Lage gehalten werden.
In die Bohrung 93 münden beidseitig ausserhalb der Ventileinsätze 94 und 95 Anschlussbohrungen 97 und 98, die mit den Leitungen 7 und 8 in Verbindung stehen. Anderseits sind den Anschlussbohrungen 97 und 98 gegenüber Kanäle 99 und<B>100</B> vorgesehen, die die Abzweig leitungen 21 und 22 mit der Bohrung 93 verbinden.
Koaxial zur Längsbohrung 92 ist im Gehäuse 90 eine Bohrung 101 vorgesehen, in welcher ein Einsatz körper 102 eingreift. Eine zentrale Öffnung, welche die Bohrungen 92 und 101 miteinander verbindet, ist durch den Ventilkörper 1.7 abgeschlossen, der unter der Wirkung einer Druckfeder <B>103</B> gegen den Einsatz körper 102 gepresst wird. Die Spannung der Feder <B>103</B> ist durch einen Einstellknopf 104 einstellbar,
der über einen Bolzen 105 in ein im Gehäuse 90 vorge sehenes Gewinde<B>106</B> eingreift und der mit seinem zentralen Zapfen 107, der sich in die Bohrung 101 erstreckt, auf die Druckfeder 103 einwirkt.
Bei der wechselweisen Öffnung der als Rück- scblagventile wirksamen Ventile 14 und 15 wird der Bohrung 92 (die dem Druckraum in Fig. 1 entspricht) Druckmedium zurückgeführt, das nach Passieren des Regulierventils 17 durch eine Bohrung 108 in die Einspritzleitung 19 einströmen kann.
Anderseits kann das Steueröl aus der Bohrung 93 über die Leitungen 99 und 100 in die Leitungen 21 und 22 einströmen, wenn sie mit der Ölpumpe in Verbindung stehen bzw. zurückfliessen, wenn sie an die Rückleitung ange schlossen sind.
Das Steueraggregat gemäss Fig. 7 besitzt ein läng- liches Gehäuse 110, in welchem eine Zylinderbohrung 23 vorgesehen ist. In der Zylinderbohrung ist der Kolben 24 verschiebbar angeordnet, welcher die Nut 25 an seinem Umfang aufweist. Der Kolben steht mit einem Vierkantstift 111 in Drehverbindung, welcher in einer Büchse 112 drehbar gelagert ist und an sei nem äusseren Ende einen Einstellknopf 113 trägt.
Die Drehbewegung des Knopfes 113 bzw. des Stiftes 111 ist durch zwei zusammenwirkende Anschlagstifte 114 und 115 im Gehäuse bzw. im Drehknopf begrenzt. Durch die Verdrehung des Knopfes 113 wird mit dem Vierkantstift 111 der Kolben verdreht, so dass die Breite des vor der Düse 26 vorbeistreichenden Teiles der Nut 25 verändert werden kann, wobei sich die Einspritzmenge regulieren lässt.
An die beiden Enden der Bohrung 23 sind über Anschlusskanäle <B>116</B> und 117 die Abzweigleitungen 21 und 22 angeschlossen. Überdies mündet in die Bohrung 23 eine Anschluss- bohrung 118, die mit der Leitung 19 in Verbindung sieht, durch welche das einzuspritzende Brennöl zu- geführt wird. Der Kolben 24 ist hohl ausgebildet und an seinem einen Ende durch eine Drosselschraube 119 abgeschlossen, die mit einer Drosselöffnung 120 von kleinem Querschnitt versehen ist.
Mittels dieser Drosselschraube lässt sich die Bewegungsgeschwindig keit des Kolbens und damit die Einspritzmenge eben falls beherrschen.