DE102006021483B3 - Oil burner for e.g. heater, has measuring device and additional oil preheater arranged in oil circuit such that valve releases passing of oil flow in direction of diffuser nozzle only when preset oil viscosity threshold value is obtained - Google Patents

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Abstract

The burner has a constant oil volume flow conveying oil pump (1) provided in a burner-internal oil circuit with an oil supply pipe (2), oil-return pipe (3), magnetic valve (5), diffuser nozzle and an oil preheater (6.1) before the diffuser nozzle. A measuring device (7), which determines oil viscosity and an additional oil preheater (6.2) are arranged in the burner-internal oil circuit such that the magnetic valve releases passing of an oil flow in a direction of the diffuser nozzle only when a preset oil viscosity threshold value is obtained.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölbrenner nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Gattungsgemäße Ölbrenner finden beispielsweise Anwendung in Heizkesseln für Wohngebäude. Ihre Aufgabe ist die sichere und saubere Dosierung, Aufbereitung, Mischung, Zündung und Verbrennung eines Öldampf-Luft-Gemischs. Hierfür greifen sie unter anderem auf die Komponenten Ölpumpe, Ölvorlauf- und Ölrücklaufleitung, Druckregulierung, Magnetventil, Ölvorwärmer, Zerstäuberdüse, Verbrennungsluftgebläse und Zündeinrichtung zurück.The The invention relates to an oil burner according to the preamble of claim 1. Generic oil burner find application, for example, in boilers for residential buildings. Your job is the safe one and clean dosing, treatment, mixing, ignition and combustion of an oil vapor-air mixture. Therefor inter alia, use the components oil pump, oil supply and return line, Pressure regulation, solenoid valve, oil preheater, atomizer nozzle, combustion air blower and ignition device back.

Üblicherweise beginnt ein Brennerbetriebszyklus mit einer Wärmeanforderung von Seiten der Heizkesselregelung. Zunächst wird das im elektrisch beheizten Ölvorwärmer stehende Öl auf ca. 50 °C bis 80 °C erwärmt. Dann werden Ölpumpe, Verbrennungsluftgebläse und Zündeinrichtung eingeschaltet. Während die Ölpumpe nun das Öl durch die Ölvorlaufleitung über die Druckregulierung und Ölrücklaufleitung zirkulieren lässt, sorgt das Verbrennungsluftgebläse für eine Vorbelüftung der Brennkammer. Nach einer vorgegebenen Vorbelüftungszeit wird das Magnetventil geöffnet. Das erwärmte Öl strömt dann durch den Ölvorwärmer zur Zerstäuberdüse, wird in den Verbrennungsluftstrom eingesprüht, verdampft und bildet zusammen mit der Verbrennungsluft ein Öldampf-Luft-Gemisch. Dieses wird gezündet und unter Wärmefreigabe verbrannt. Der Betriebszyklus endet, wenn die Heizkesselregelung nach Erreichen eines vorgebbaren Temperatursollwertes den Ölbrenner abschaltet.Usually A burner operating cycle begins with a heat request from the boiler control. First the oil in the electrically heated oil preheater is heated to approx. Heated to 50 ° C to 80 ° C. Then be oil pump, Combustion air blower and ignition device switched on. While the oil pump now the oil through the oil supply line over the Pressure regulation and oil return line circulates, ensures the combustion air blower for one preventilation the combustion chamber. After a predetermined pre-venting time, the solenoid valve open. The heated oil then flows through the oil preheater to Atomizer nozzle, will sprayed into the combustion air stream, evaporates and forms together with the combustion air an oil vapor-air mixture. This is ignited and under heat release burned. The operating cycle ends when the boiler control after reaching a predefinable temperature setpoint the oil burner off.

Wichtige Voraussetzung für eine schadstoffarme Verbrennung ist unter anderem eine möglichst feine Zerstäubung des Öls an der Zerstäuberdüse. Die Zerstäuberdüse wird daher auf einen bestimmten Öldurchsatz, Ölvordruck und Ölviskosität ausgelegt. Da sich mit abnehmender Ölviskosität der Zerstäubungsgrad und damit auch die Verbrennungsgüte erhöht, wird üblicherweise der Zerstäuberdüse ein Ölvorwärmer vorgeschaltet.Important requirement for a low-emission combustion, among other things, is as fine as possible atomization of the oil at the atomizer nozzle. The Atomizer nozzle is therefore to a certain oil throughput, oil pressure and oil viscosity. There the degree of atomization decreases with decreasing oil viscosity and thus also the combustion quality elevated, becomes common the atomizer upstream of an oil preheater.

Ökonomische und ökologische Gründe sprechen für eine breitere Anwendung nachwachsender Rohstoffe auch zur Beheizung von Wohngebäuden. Im Hinblick auf gattungsgemäße Ölbrenner wäre die Verwendungsmöglichkeit von Bioöl und Biodiesel wünschenswert. Der Brennerbetrieb könnte im ausschließlichen Einsatz nur einer Brennstoffqualität oder im wechselnden Einsatz verschiedener Brennstoffqualitäten geschehen.economic and ecological reasons speaking for a broader use of renewable resources also for heating of residential buildings. in the Regard to generic oil burner would be the use of bio oil and biodiesel desirable. Burner operation could in exclusive Use of only one fuel quality or in alternating use different fuel qualities happen.

Hierbei gibt es aber die Schwierigkeit, dass die verschiedenen Biobrennstoffe bei gleicher Bezugstemperatur unterschiedliche Viskositäten aufweisen. Dies würde an der Zerstäuberdüse zu unterschiedlichem Zerstäubungsgrad, also unterschiedlicher Tröpfchengröße, führen mit den erwähnten Nachteilen bei der Verbrennungsgüte. Auch ein Verstopfen der Zerstäuberdüse kann möglicherweise beim Cracken des Brennstoffs wegen nicht angepasster Temperatur auftreten.in this connection But there is the difficulty that the different biofuels have different viscosities at the same reference temperature. This would at the atomizer nozzle to different atomization, So different droplet size, lead with the mentioned disadvantages in the quality of combustion. Also, a clogging of the atomizer nozzle can possibly at Cracking of the fuel due to unmatched temperature occur.

In DE-OS 1 551 660 und DE 30 37 231 A1 werden Ölbrenner offenbart, bei denen die Viskosität verschiedener Ölqualitäten mit Hilfe einer Viskositätsregeleinrichtung im laufenden Brennerbetrieb auf vorgegebene Werte gebracht und konstant gehalten werden.In DE-OS 1 551 660 and DE 30 37 231 A1 Oil burners are disclosed in which the viscosity of different oil qualities by means of a viscosity control device in the current burner operation are brought to predetermined values and kept constant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölbrenner zu schaffen, der verschiedene Qualitäten flüssigen Brennstoffs sicher und sauber verbrennt und dabei den störenden Einfluss wechselnder Brennstoffviskositäten minimiert.Of the Invention has for its object to provide an oil burner, the different qualities liquid Fuel safely and cleanly burns while the disturbing influence changing fuel viscosities minimized.

Erfindungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.According to the invention this is solved with the features of claim 1. Advantageous developments are the dependent claims refer to.

Der konstruktive Aufbau des Ölbrenners ist dadurch gekennzeichnet, dass der brennerinterne Ölkreis eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Ölviskosität und einen Ölvorwärmer umfasst, und dass das Magnetventil die Freigabe eines Ölstroms in Richtung Zerstäuberdüse nur bei Erreichen eines ersten vorgebbaren Ölviskositätsschwellwertes auslöst. Dabei ist die Anordnung von Messeinrichtung und Ölvorwärmer beliebig. Der Ölvorwärmer und die Messeinrichtung zur Bestimmung der Ölviskosität sind in einer möglichen Ausführungsvariante in der Ölrücklaufleitung des brennerinternen Ölkreises angeordnet. Die Messeinrichtung zur Bestimmung der Ölviskosität besteht aus einer Messblende, über der der Druckverlust bestimmt wird.Of the constructive structure of the oil burner Is characterized in that the burner-internal oil circuit a Measuring device for determining the oil viscosity and an oil preheater comprises, and that the solenoid valve releasing an oil flow towards the atomizer only at Reaching a first predetermined oil viscosity threshold triggers. there is the arrangement of measuring device and oil preheater arbitrary. The oil preheater and the measuring device for determining the oil viscosity are in one possible variant in the oil return line of the burner internal oil circuit arranged. The measuring device for determining the oil viscosity exists from a metering orifice, over the pressure loss is determined.

Aus der Fluiddynamik ist bekannt, dass die Viskosität von Ölen bei Erwärmung abnimmt. Strömt ein solches sich erwärmendes Fluid mit unverändertem Volumenstrom durch eine Messblende, so fällt der Druckverlust an der Messblende aufgrund abnehmender Viskosität. Diesen Umstand macht sich die vorliegende Erfindung zunutze. Einer gewünschten Ölviskosität entspricht in einem reproduzierbaren Zusammenhang ein sicher bestimmbarer und regelungstechnisch auswertbarer Druckverlustmesswert an der Messblende. Das Magnetventil löst die Freigabe eines Ölstroms in Richtung Zerstäuberdüse nur bei Erreichen eines ersten vorgebbaren Schwellwertes der Ölviskosität aus. Bei Erreichen eines solchen ersten vorgebbaren Ölviskositätsschwellwertes und/oder ersten Temperaturschwellwertes schaltet der Ölvorwärmer ab oder reduziert seine Heizleistung. Auf Grund der verschiedenen Wärmekapazitäten fällt die Temperatur nun langsam wieder ab und steigt die Ölviskosität an. Um die Ölviskosität innerhalb eines zulässigen Bereiches zu halten, wird bei Erreichen eines zweiten vorgebbaren Ölviskositätsschwellwertes und/oder eines zweiten Temperaturschwellwertes der Ölvorwärmer wieder zugeschaltet oder die Heizleistung erhöht. Dieser zweite Ölviskositätsschwellwert liegt entsprechend einer Schalthysterese oberhalb des ersten Schwellwertes, der zweite Temperaturschwellwert unterhalb. Im Moment des Erreichens des ersten Ölviskositätsschwellwertes wird die Öltemperatur an der Messeinrichtung oder am ölkreisinternen Ölvorwärmer gemessen. Dieser Messwert wird dem in den meisten Fällen vorhandenen Ölvorwärmer vor der Zerstäuberdüse als Sollwert vorgegeben. Er wird bei jedem Brennerstart neu bestimmt. Im brennerinternen Ölkreis ist darüber hinaus ein Sicherheitstemperaturbegrenzer und/oder ein Durchflusssensor angeordnet.From the fluid dynamics is known that the viscosity of oils decreases when heated. If such a warming fluid flows through an orifice plate with the same volume flow, the pressure loss at the orifice drops due to decreasing viscosity. This circumstance makes use of the present invention. A desired oil viscosity corresponds in a reproducible context to a reliably determinable and control-technically evaluable pressure loss measurement value at the metering orifice. The solenoid valve triggers the release of an oil flow in the direction of the atomizer nozzle only when a first predefinable threshold value of the oil viscosity is reached. Upon reaching such a first predetermined oil viscosity threshold value and / or first temperature threshold value, the oil preheater switches off or reduces its heating power. Due to the different heat capacities, the temperature drops slowly and increases the oil viscosity. To the oil viscosity inner To keep half of a permissible range, the oil preheater is switched on again or increased heating power on reaching a second predetermined oil viscosity threshold and / or a second temperature threshold. This second oil viscosity threshold value is above the first threshold value, the second temperature threshold value below, according to a switching hysteresis. At the moment of reaching the first oil viscosity threshold value, the oil temperature is measured at the measuring device or at the oil-oil preheater. This reading is given to the existing in most cases preheater before the atomizer nozzle as the setpoint. It is redetermined at each burner start. In addition, a safety temperature limiter and / or a flow sensor is arranged in the burner-internal oil circuit.

Mit dieser Erfindung wird ein Ölbrenner geschaffen, der verschiedene Qualitäten flüssigen Brennstoffs bereits ab Brennerstart sicher und sauber verbrennt und dabei den störenden Einfluss wechselnder Brennstoffviskositäten auf das Zerstäubungsverhalten minimiert, indem der Ölvorwärmer den Brennstoff viskositätsabhängig erwärmt. Dadurch stellt sich die optimale, erwünschte Brennstoffviskosität ein.With This invention becomes an oil burner created different qualities of liquid fuel already Burning safely and cleanly from the start of the burner and changing the disturbing influence fuel viscosities on the atomization behavior minimized by the oil preheater the Fuel heated depending on the viscosity. Thereby turns out to be the optimal, desirable fuel viscosity one.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Sie zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Ölbrenners.The Drawing shows in a single figure an embodiment It shows the schematic structure of an oil burner according to the invention.

Anschließend an eine bauseitige Ölversorgungsleitung 12 mit Ölfilter 11 umfasst der Ölbrenner eine Ölvorlaufleitung 2, eine Ölpumpe 1, ein Magnetventil 5, eine Zuleitung 13 zur Zerstäuberdüse mit Ölvorwärmer 6.1, eine Ölrücklaufleitung 3, eine Druckregulierung 4, eine Messeinrichtung 7 zur Bestimmung der Ölviskosität mittels Messblende 8 und Druckaufnehmer 9, einen Ölvorwärmer 6.2, und einen Sicherheitstemperaturbegrenzer 10.Subsequently to an on-site oil supply line 12 with oil filter 11 the oil burner comprises an oil supply line 2 , an oil pump 1 , a solenoid valve 5 , a supply line 13 to atomizer nozzle with oil preheater 6.1 , an oil return line 3 , a pressure regulation 4 , a measuring device 7 for determining the oil viscosity by means of a measuring orifice 8th and pressure transducer 9 , an oil preheater 6.2 , and a safety temperature limiter 10 ,

Gemäß Zeichnung beginnt ein Brennerbetriebszyklus mit einer Wärmeanforderung von Seiten der Heizkesselregelung. Erfindungsgemäß werden zunächst die Ölpumpe 1, der Ölvorwärmer 6.2 und die Messeinrichtung 7 eingeschaltet. Während die einen konstanten Volumenstrom fördende Ölpumpe 1 nun das Öl durch die Ölvorlaufleitung 2, über die Druckregulierung 4 in die Ölrücklaufleitung 3 mit Messeinrichtung 7 und Ölvorwärmer 6.2 zirkulieren lässt, sorgt der Ölvorwärmer 6.2 für ein Ansteigen der Brennstofftemperatur und infolgedessen eine Absenkung der Brennstoffviskosität. In der dargestellten Ausführungsvariante der Messeinrichtung 7 mit Messblende 8 und Druckaufnehmer 9 fällt der Druckverlust an der Messblende 8 langsam ab, bis das Erreichen eines für die gewünschte Viskosität typischen Druckverlustschwellwertes detektiert wird. In diesem Moment meldet ein in der Zeichnung nicht dargestellter Temperaturfühler an der Messeinrichtung 7 diesen Öltemperaturmesswert als Öltemperatursollwert an den Ölvorwärmer 6.1. Gleichzeitig wird der Ölvorwärmer 6.2 abgeschaltet oder seine Heizleistung reduziert. Nach Erreichen des Öltemperatursollwertes am Ölvorwärmer 6.1 wird das Verbrennungsluftgebläse für eine Vorbelüftung der Brennkammer sowie die Zündeinrichtung eingeschaltet. Nach einer vorgegebenen Vorbelüftungszeit wird das Magnetventil 5 geöffnet. Das erwärmte Öl strömt durch den Ölvorwärmer 6.1 und die Zuleitung 13 zur Zerstäuberdüse, wird in den Verbrennungsluftstrom eingesprüht, verdampft und bildet zusammen mit der Verbrennungsluft ein Öldampf-Luft-Gemisch. Dieses wird gezündet und unter Wärmefreigabe verbrannt. Der Ölvorwärmer 6.2 wird in Abhängigkeit des Druckverlustes an der Messblende 8 nach einer vorgebbaren Schalthysterese ein- und ausgeschaltet oder in seiner Heizleistung geregelt. Ein optionaler Durchflusssensor überwacht dabei den von der Ölpumpe 1 geförderten Ölvolumenstrom, ein Sicherheitstemperaturbegrenzer 10 überwacht die Öltemperatur. Der Betriebszyklus endet, wenn die Heizkesselregelung nach Erreichen eines vorgebbaren kesselseitigen Temperatursollwertes den Ölbrenner abschaltet.As shown in the drawing, a burner operating cycle begins with a heat request from the boiler controller. According to the invention, first, the oil pump 1 , the oil preheater 6.2 and the measuring device 7 switched on. While the constant volume flow promoting oil pump 1 now the oil through the oil supply line 2 , about the pressure regulation 4 into the oil return line 3 with measuring device 7 and oil preheater 6.2 circulates, ensures the oil preheater 6.2 for an increase in the fuel temperature and, as a result, a decrease in the fuel viscosity. In the illustrated embodiment of the measuring device 7 with orifice plate 8th and pressure transducer 9 the pressure drop at the metering orifice drops 8th slowly until the achievement of a typical for the desired viscosity pressure drop threshold is detected. At this moment, a temperature sensor, not shown in the drawing, signals at the measuring device 7 this oil temperature measured value as oil temperature setpoint to the oil preheater 6.1 , At the same time the oil preheater 6.2 switched off or reduced its heating power. After reaching the oil temperature setpoint at the oil preheater 6.1 the combustion air blower for a pre-ventilation of the combustion chamber and the ignition device is turned on. After a predetermined pre-venting time, the solenoid valve 5 open. The heated oil flows through the oil preheater 6.1 and the supply line 13 to the atomizer, is sprayed into the combustion air stream, evaporated and forms together with the combustion air an oil vapor-air mixture. This is ignited and burned under heat release. The oil preheater 6.2 depends on the pressure loss at the orifice plate 8th switched on and off after a predeterminable switching hysteresis or regulated in its heating power. An optional flow sensor monitors that of the oil pump 1 promoted oil volume flow, a safety temperature limiter 10 monitors the oil temperature. The operating cycle ends when the boiler control system switches off the oil burner after reaching a predefined boiler-side temperature setpoint.

Claims (7)

Ölbrenner, insbesondere für Heizgeräte, umfassend eine einen konstanten Ölvolumenstrom fördernde Ölpumpe (1) in einem brennerinternen Ölkreis mit Ölvorlaufleitung (2) und Ölrücklaufleitung (3), eine Druckregulierung (4), ein Magnetventil (5) und eine Zerstäuberdüse, sowie wahlweise einen Ölvorwärmer (6.1) vor der Zerstäuberdüse, dadurch gekennzeichnet, dass im brennerinternen Ölkreis eine Messeinrichtung (7) zur Bestimmung der Ölviskosität und ein weiterer Ölvorwärmer (6.2) angeordnet sind, und dass das Magnetventil (5) die Freigabe eines Ölstroms in Richtung Zerstäuberdüse nur bei Erreichen eines ersten vorgebbaren Ölviskositätsschwellwertes auslöst.Oil burner, in particular for heating apparatus, comprising a constant-flow oil pump ( 1 ) in a burner-internal oil circuit with oil supply line ( 2 ) and oil return line ( 3 ), a pressure regulation ( 4 ), a solenoid valve ( 5 ) and an atomizer nozzle, and optionally an oil preheater ( 6.1 ) in front of the atomizer nozzle, characterized in that in the burner-internal oil circuit a measuring device ( 7 ) for determining the oil viscosity and another oil preheater ( 6.2 ) are arranged, and that the solenoid valve ( 5 ) triggers the release of an oil flow in the direction of the atomizer nozzle only when a first predefinable oil viscosity threshold value is reached. Ölbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölvorwärmer (6.2) und die Messeinrichtung (7) zur Bestimmung der Ölviskosität in der Ölrücklaufleitung (3) des brennerinternen Ölkreises angeordnet sind.Oil burner according to claim 1, characterized in that the oil preheater ( 6.2 ) and the measuring device ( 7 ) for determining the oil viscosity in the oil return line ( 3 ) of the burner-internal oil circuit are arranged. Ölbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (7) zur Bestimmung der Ölviskosität aus einer Messblende (8) besteht, über der mit einem Druckaufnehmer (9) der Druckverlust bestimmt wird.Oil burner according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring device ( 7 ) for determining the oil viscosity from a metering orifice ( 8th ), over which with a pressure transducer ( 9 ) the pressure loss is determined. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölvorwärmer (6.2) bei Erreichen eines ersten vorgebbaren Ölviskositätsschwellwertes und/oder eines Temperaturschwellwertes abschaltet oder seine Heizleistung reduziert sowie bei Erreichen eines zweiten vorgebbaren Ölviskositätsschwellwertes und/oder eines Temperaturschwellwertes wieder zuschaltet oder seine Heizleistung erhöht.Oil burner according to one of claims 1 to 3, characterized in that the oil preheater ( 6.2 ) upon reaching a first predetermined oil viscosity threshold and / or a temperature threshold value switches off or reduces its heating power and switches back on reaching a second predetermined oil viscosity threshold and / or a temperature threshold or increases its heating power. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Moment des Erreichens des Ölviskositätsschwellwertes die Öltemperatur an der Messeinrichtung (7) oder am Ölvorwärmer (6.2) gemessen wird, und dass dieser Öltemperaturmesswert als Öltemperatursollwert für den Ölvorwärmer (6.1) vor der Zerstäuberdüse vorgegeben wird.Oil burner according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least at the moment of reaching the Ölviskositätsschwellwertes the oil temperature at the measuring device ( 7 ) or on the oil preheater ( 6.2 ) and that this oil temperature reading is the oil temperature set point for the oil preheater ( 6.1 ) is given in front of the atomizer nozzle. Ölbrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Öltemperatursollwert bei jedem Brennerstart neu bestimmt wird.oil burner according to claim 5, characterized in that this oil temperature setpoint is determined anew at each burner start. Ölbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im brennerinternen Ölkreis ein Sicherheitstemperaturbegrenzer (10) und/oder ein Durchflusssensor angeordnet ist.Oil burner according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the burner-internal oil circuit a safety temperature limiter ( 10 ) and / or a flow sensor is arranged.
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