Ölbrenneranlage mit nach dem Öldruckzerstäubungsprinzip mit Rücklaufdüse arbeitendem Ölbrenner und mit einem Rücklaufölventil zum Regulieren der Brennerleistung Es ist bekannt, bei Leichtöl- oder Schweröl brennern eine sogenannte Rücklaufdüse anzuord nen, bei der ein Teil des der Düse zugeleiteten Öls wieder zurückgeführt wird.
Es ist auch bekannt, den zur Verbrennung gelangenden Teil des zuge führten Öls und damit die Brennerleistung dadurch zu regulieren, dass in die Ölrücklaufleitung ein Regu lierorgan, beispielsweise ein Druck- oder Mengen regulierventil, eingeschaltet ist. Je nach der Stel lung dieses Regulierorgans wählt ein grösserer oder ein kleinerer Teil des zur Düse geförderten Öls den Weg durch den Rücklauf, während der Rest durch die Düse strömt und unter Beimischung von Ver brennungsluft verbrannt wird. Bei dieser Art der Brennerregulierung steht also der Öldruck vor dem Regulierorgan in direktem Zusammenhang mit der zur Verbrennung gelangenden Ölmenge.
Ist dieser Öldruck klein, so ist auch die Brennerleistung klein, weil wenig Öl durch die Düse strömt, während bei grösserem Öldruck in der Rücklaufleitung entspre chend auch die durch die Düse strömende Ölmenge und damit die Brennerleistung grösser ist.
In den meisten Fällen wurde bisher das Regu lierorgan von Hand eingestellt und damit der Druck in der ölrücklaufleitung auf einen für den Normal betrieb mittleren Wert eingestellt. Schwankungen der Brennerleistung infolge Viskositätsschwankun- gen im zugeführten Öl können aber durch ein solchermassen auf einen durchschnittlichen Wert ein gestelltes Regulierorgan nicht berücksichtigt werden.
Weiter ist auch von Bedeutung, die dem Brenner zugeführte Menge der Verbrennungsluft auf die je weils von der Düse verarbeitete Ölmenge einzuregu lieren, da sowohl bei Luftmangel als auch bei Luft überschuss Wärmeverluste und jedenfalls eine un vollkommene Verbrennung erhalten wird, die sich auf den Wirkungsgrad der Anlage negativ auswirken. Neben dem vorgenannten Regulierorgan in der Öl rücklaufleitung ist daher in den üblichen bekannten Anlagen noch separat eine in die Zufuhrleitung der Verbrennungsluft angeordnete Drosselklappe ent sprechend einzustehlen.
Es ist auch bekannt, das Regulierorgan statt von Hand, automatisch elektrisch oder pneumatisch in Abhängigkeit von Kesseldruck oder Kesseltempera, tur zu steuern. Auch diese Art der Regulierung ist von einer optimalen Regulierung weit entfernt, weil sie nicht berücksichtigt, dass der für eine bestimmte Brennerleistung einzustellende Druck im Ölrücklauf für verschiedene Viskosität des Öls unterschiedlich ist. Ferner ist auch bei diesen Anlagen die entspre chende Einstellung der Drosselklappe für die Regu lierung der richtigen Luftmenge nicht einwandfrei gelöst.
Die vorliegende Erfindung sucht diese Nachteile der bekannten Anlagen zu vermeiden. Sie bezweckt die Schaffung einer ölbrenneranlage mit nach dem Öldruckzerstäubungsprinzip mit Rücklaufdüse arbei tendem Ölbrenner und mit einem Rücklaufölventil zum Regulieren der Brennerleistung in Abhängig keit von Kesseldruck oder Kesseltemperatur, das die momentane Viskosität des gerade verbrannten Öls berücksichtigt.
Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäss eine solche Ölbrenneranlage, bei der ein an den Kessel ange schlossener Temperatur- oder Druckfühler auf eine Ventilnadel des genannten Ventils wirkt, die einen die Ventilöffnung steuernden Ventilkegel trägt, der in der Schliessstellung des Ventils gegen einen Ven tilsitz gepresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz an einem relativ zur Ventilnadel im Ven tilgehäuse beweglichen Organ angeordnet ist, federnd im Sinne des Schliessens des Ventils gegen den an der Ventilnadel angeordneten Ventilkegel gepresst ist und dass der Einlass des Ventils so angeordnet ist, dass der Druck des durch ihn von der Düse rücklaufenden Öls entgegen der Wirkung des federn den Organs auf den Ventilsitz wirkt,
so dass bei zunehmendem Kesseldruck oder -temperatur und entsprechend erwünschtem geringerem Druck des Rücklauföls zwecks grösserer Rücklaufmenge und geringerer Brennerleistung die Bewegung der Ven tilnadel unter der Wirkung des Fühlers eine durch Entspannung des federnden Organs eine Verringe rung der Kraft bewirkt, der es zur Öffnung des Ven tils bedarf und dadurch den zur Öffnung des Ven tils erforderlichen Öldruck herabsetzt, wodurch sich stufenlos ein von Kesseltemperatur oder -druck ab hängiges Gleichgewicht einstellt.
Bei einer solchen Anlage wird also das rück laufende Öl selber zur Einstellung der Ventilöffnung mitverwendet, und zwar der Steuerbewegung des Druck- und Temperaturfühlers überlagert. Dadurch wird, neben dem Konstanthalten des Druckes auch erzielt, dass die vom Fühler zur Betätigung des Ven tils aufzuwendende Kraft sehr gering sein kann. Der Öldruck wird als Servohilfe verwendet.
Bekanntlich ist die zu einer bestimmten, durch die Düse strömenden Ölmenge pro Zeiteinheit gehörige optimale Menge der Verbrennungsluft von verschie denen Faktoren abhängig, insbesondere aber von der jeweiligen zur Verbrennung gelangenden Ölqua- lität. Es ist deshalb erwünscht, die Stellung der in die Zuleitung für die Verbrennungsluft angeordneten Drosselklappe stets der jeweiligen Ölmenge, welche von der Düse verarbeitet wird, anzupassen.
Da die letztgenannte Ölmenge mit dem Öldruck in der ÖI- rücklaufleitung variiert, werden besonders günstige Verbrennungsbedingungen erhalten, wenn in die Rücklaufleitung zwischen der Düse und dem Rück laufölventil ein druckabhängiger, hydraulischer An trieb eingeschaltet wird, der entsprechend dem Druck des Rücklauföls in dieser Leitung und damit ent sprechend der Brennerleistung direkt die Stellung der Drosselklappe regelt.
In der beiliegenden Zeichnung sind beispiels weise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstan des dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Anlage für Leichtöl, Fig.2 einen Axialschnitt durch das die stufen lose Regulierung der Brennerleistung vermittelnde Rücklaufölventil, und Fig.3 ein Teilschnitt durch eine Variante des Ventils der Fig.2.
Im Schema der Fig. 1 bezeichnet 1 den Brenner kopf eines Leichtölbrenners. Die Ölzufuhr zur Dü senstange 4 des Brennerkopfes 1 erfolgt aus einem Öltank 2 über einen nicht dargestellten Filter mit tels einer Pumpe 3, die in bekannter Weise mit einem Öldruckregler zur Regulierung des primären öl druckes versehen ist. Die Förderung von der Pumpe zur Düsenstange 4 ist mit 5 bezeichnet. Die Ver brennungsluft wird dem Brennerkopf 1 von einem Ventilator 6 über eine Leitung 7 zugeführt, und ihre Menge ist durch eine in die Leitung 7 einge baute Drosselklappe 8 regulierbar.
Der Brenner arbeitet nach dem öldruckzerstäubungsprinzip und zu diesem Zweck ist die Düsenstange 4 in bekannter Weise als Rücklaufdüsenstange ausgebildet, bei der ein variabler Teil des ihr zugeführten Öls durch die Düse tritt und verbrannt wird, während der Rest als Rücklauföl die Düsenstange wieder verlässt, wobei der durch die Düse tretende Teil vom Druck des Rücklauföls abhängig ist.
Je grösser der Druck des letzteren, desto grösser ist der Anteil des zuge führten Öls, das durch die Düse tritt und verbrannt wird, und desto grösser ist entsprechend die Bren- nerleistung. Das Rücklauföl wird vom Brennerkopf durch Leitungen 9a, 9b einem allgemein mit 10 bezeichneten Regulierorgan zugeführt.
Zwischen der Düsenstange 4 und dem Regulierorgan ist zwischen den Leitungen 9a und 9b ein hydraulischer Antrieb eingeschaltet, der aus einem in einem Zylinder 11 gleitbaren, federbelasteten Kolben 12 besteht, des sen Hubbewegungen über ein Gestänge 13, 14 die Drosselklappe 8 in der Luftleitung 7 verschwen- ken, wie dies im folgenden noch näher erläutert werden wird. Auch das Regulierorgan 10 soll spä ter anhand der Fig.2 im Detail erläutert werden. Mit 15 und 16 schliesslich sind Leitungen bezeichnet, die Öl vom Auslass des Regulierorgans 10 bzw. vom hydraulischen Antrieb 11, 12 in den Öltank 2 zu rückzuführen.
Der Aufbau des als Regulierorgan 10 dienen den Rücklaufölventils ist im Schnitt aus Fig.2 er sichtlich. Im Ventilgehäuse 20 ist eine zylindrische Bohrung gebildet, in welcher ein Kolben 22 gleitet. Diese Bohrung ist unten durch eine Verschlusshülse 23 abgeschlossen, so dass zwischen der Wirkfläche des Kolben 22 und der Hülse 23 in der Bohrung eine Kammer 21 gebildet ist. Die Wirkfläche des Kolbens 22 ist mit einer zentralen Bohrung 26 versehen, die einen Ventilsitz bildet, mit welchem ein Ventilkegel 27 zusammenwirkt, der am durch den Kolben 22 in die Kammer 21 ragenden Ende einer Ventilnadel 28 angeordnet .ist.
Das dem Ventilkegel 27 entgegengesetzte Ende der Ventilnadel erstreckt sich durch die zylindrische Bohrung im Ventilge häuse 20 und ragt durch eine Dichtung 29a aus dem Ventilgehäuse hervor. An diesem vorstehenden Ende der Ventilnadel 28 ist ein Führungsorgan 29 befestigt, das in einer am Ventilgehäuse befestigten Führungshülse 30 begrenzt gleiten kann. Eine am oberen Ende des Ventilgehäuses 20 abgestützte Druckfeder 31 drückt das Führungsorgan 29 und damit die Ventilnadel 28 stets gegen das Ende eines mit dem Kessel verbundenen Temperatur- oder Druckfühlers 32, so dass die Ventilnadel 28 stets den von Kesseldruck oder Kesseltemperatur ver- ursachten Steuerbewegungen des Druck- oder Tem peraturfühlers 32 folgt.
Die zylindrische Bohrung des Ventilgehäuses 20 ist bei 24 abgesetzt, so dass sich eine Ringschulter bildet, die als Abstützung für das eine Ende einer Druckfeder 25 dient, die mit ihrem anderen Ende den Kolben 22 mit dem Ventilsitz in Richtung gegen den Ventilkegel 27 drückt, also das Ventil in geschlossener Stellung zu halten sucht.
In die Hülse 23 ist eine Stellschraube 33 ein geschraubt, mittels welcher die untere Stellung der Ventilnadel einstellbar begrenzt wird.
Der mit der Rücklaufleitung 9b (Fig. 1) von der Düse verbundene Einlassstutzen des Ventils ist mit 34 bezeichnet und mündet in die Kammer 21. Bei offenem Ventil gelangt das in die Kammer eintre tende Öl durch den Zwischenraum zwischen Ven tilsitz und Ventilkegel in der zylindrischen Bohrung des Ventilgehäuses nach oben und verlässt das Ven til drucklos durch den Auslassstutzen 35, welcher gemäss Fig. 1 über die Leitung 15 mit dem Öltank 2 verbunden ist.
Die beschriebene und dargestellte Anlage und insbesondere das in Fig.2 dargestellte Ventil arbei tet wie folgt: Vor Inbetriebnahme der Anlage .ist der Kessel kalt bzw. drucklos. Der Temperatur- oder Druck fühler 32 ist in seiner zurückgezogensten Lage, so dass Ventilnadel 28 und Ventilkegel 27 mitsamt dem Kolben 22 durch die Feder 25 entgegen der schwä cheren Feder 31 nach vom Fühler 32 weggedrückt ist. Die Kammer 21 ,ist in dieser Ausgangslage des Ventils am kleinsten.
Der hydraulische Antrieb für die Drosselklappe 8 ist, da die Rücklaufleitungen 9a, 9b drucklos sind, durch die Wirkung einer auf den Kolben 11 wirkenden Feder 33 in der punktiert dar gestellten Lage an einem Anschlag 12a, in welcher er die Drosselklappe 8 in einer die Luftzuleitung 7 schliessenden Lage hält. Bei der nun folgenden Beschreibung der Inbetriebnahme der dargestellten Anlage werden nur die hier allein interessierenden Vorgänge im Ölkreislauf und in der Luftzufuhr er läutert, während die Zündung, Flammenwächter, Steuerautomat usw. in üblicher Weise arbeiten.
Beim Einschalten der Ölpumpe 3 strömt Öl durch die Leitung 5 in den Brennerkopf 1 und durch die Rücklaufleitung 9a, die Kammer 34 vor dem Kolben 12 im Zylinder 11 des hydraulischen An triebs für die Drosselklappe und durch die Leitung 9b in das Regulierorgan 10 und drückt den Kolben 22 mitsamt der Nadel 28 gegen den zurückgezogenen Fühler 32. Die Feder 25 ist somit maximal ge spannt. Der in der Kammer 21 aufgebaute Druck schiebt den Kolben 12 des Antriebs für die Drossel klappe 8 entgegen der Wirkung der ihn beaufschla- genden Feder 33 in die voll ausgezogene Stellung, wodurch die Drosselklappe 8 geöffnet wird.
Das von der Düse rücklaufende Öl gelangt nun über die Kammer 34 des Antriebs für die Drosselklappe und über den Einlass 34 des Ventils (Fig.2) in die Kammer 21 des letzteren und beaufschlagt die Wirk fläche des Kolbens 22. Wie bereits erwähnt, ist die Kammer 21 in diesem Zeitpunkt, das heisst bei kal tem bzw. drucklosem Kessel, am grössten. Entspre chend ist der Widerstand, den der Kolben 22 unter der Wirkung seiner in dieser Lage stark gespann ten Feder 25 dem auf seine Wirkfläche im Sinne des öffnens des Ventils wirkenden Öldruck in der Rücklaufleitung von der Düse entgegensetzt, gross.
Wie eingangs beschrieben, bewirkt ein grosser Druck in der Rücklaufölleitung eine grosse Brennerleistung, weil dann viel Öl durch die Düse tritt und verbrannt wird. Dies ist auch erwünscht, weil der Kessel ja raschmöglichst auf Betriebstemperatur bzw. -druck gebracht werden soll. Bei zunehmender Temperatur bzw. zunehmendem Druck im Kessel werden nun vom Temperatur- bzw. Druckfühler 32 stufenlose Befehle an das Regulierorgan 10 erteilt, in dem Sinne, dass durch den vom Fühler 32 auf das Füh rungsglied 29 erzeugten Druck die Ventilnadel 28 gesenkt und damit die Feder 25 entspannt wird.
Entsprechend der nun geringeren Federspannung der Feder 25 ist der zur Öffnung des Ventils erforder liche Druck in der Kammer 21 kleiner, damit nimmt auch der Druck in der Rücklaufölleitung 9 ab, die Rücklaufölmenge nimmt zu, während der Öldurch- satz durch die Düse und entsprechend die Bren- nerleistung abnimmt.
Gleichzeitig wird auch durch den sich verringernden Druck in den Rücklauflei- tungen 9a, 9b der Kolben 12 unter der Wirkung der ihn beaufschlagenden Feder 33 verschoben und die Drosselklappe 8 entsprechend dem geringeren Öl drucksatz durch die Düse etwas geschlossen und damit auch direkt die dem jeweilgen Düsendurch satz entsprechende richtige Menge Verbrennungsluft zudosiert.
Bemerkenswert hierbei ist, dass das in den Lei tungen 9a, 9b rücklaufende Öl selber zur Betätigung des Regulierorgans 10 mitverwendet wird, und zwar der Steuerbewegung des Fühlers 32 übergelagert. Dadurch genügt zur Betätigung des Organs 10 schon eine sehr geringe Kraftaufwendung des Fühlers 32. Der Öldruck ,in der Rücklaufleitung dient also als Servohilfe.
Nachdem weiter sowohl Düsendurch satz als auch die diesem entsprechende Drosselklap- peneinstellung direkt vom Rücklauföldruck gesteuert werden, ist auch ein absolut synchroner Ablauf dieser beiden Vorgänge ohne übermittlungsfehler gewähr leistet.
Fig.3 zeigt eine Variante der Konstruktion des Regulierorgans 10, die jedoch in genau gleicher Weise arbeitet wie das Organ der Fig.2. Anstelle des Kolbens 22 und der Feder 25 ist in dieser Variante ein Federbalg 40 angeordnet, der an sei nem freien Ende den Ventilsitz 26 trägt und mit seinem anderen Ende dicht an der Schulter 24 be festigt ist. Diese Ausführung hat gegenüber der Aus führung nach Fig.2 den Vorteil, dass die Reibung zwischen dem Kolben 22 und der Ventilgehäuse wandung vermieden wird.