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Einrichtung zum -Erzielen einer Ansprechverschiebung in einem Brennstoffventil
für eine ölfeuerungsanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Erzielen
einer Ansprechverschiebung in einem Brennstoffventil für eine ölfeuerungsanlage
mit einem mit der Brennstoffpumpe gekuppelten Gebläse, wobei das Brennstoffventil
einen Hauptkolben aufweist, der sich bei steigendem Druck des von der Brennstoffpumpe
geförderten Öles entgegen der Kraft einer Druckfeder nach rückwärts verschiebt und
dabei einerseits den Ölzutritt zu einer Brennerdüse mehr und mehr freigibt, andererseits
überschüssigen Brennstoff nochmals zur Brennstoffpumpe oder einem Vorratsbehälter
umleitet.
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Bei Brennstoffventilen dieser Art ist es zur Erzielung einer einwandfreien
Wirkung erwünscht, beim Anlaufen des Brenners die Abgabe von Öl durch die Brennerdüse
so lange zu verzögern, bis das Gebläse einen für die restlose Verbrennung genügend
starken Luftstrom erzeugt, und die Abgabe von Öl durch die Düse nach dem Abschalten
der Energiezufuhr zum Motor möglichst schnell zu unterbrechen, bevor der Luftstrom
zu fließen aufhört, der nach dem Abstellen der Ölzufuhr noch das Brennerrohr durchspülen
soll. Zur Erzielung dieser Wirkungsweise hat man bereits eine Entlastungsvorrichtung
verwendet, durch die der Motor so lange von der-Pumpenlast freigehalten wird, bis
er eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Um weiterhin beim Anlassen eine besonders
starke Verzögerung zu erhalten, hat man bereits einen speziellen Motor mit Dämpfungswicklung
verwendet, die ein besonders langsames Anlaufen des Motors zur Folge hat. Dabei
kann durch Verwendung einer kleinen Ankermasse erreicht werden, daß die bewegten
Teile des Motors nur ein kleines Beharrungsvermögen haben und die Unterbrechung
der Ölförderung beim Abschalten der Anlage frühzeitig erfolgt. Nachteilig ist bei
dieser Anordnung jedoch, abgesehen von der Notwendigkeit einer Kupplung zwischen
dem vom Motor getriebenen Gebläse und der Pumpe, das Erfordeinis eines besonderen
Motors. Soweit man die Aufgabe ohne Kupplung und ohne speziellen Motor zu lösen
versucht hat, handelt es sich um den Anschluß zweier Ventile an die Pumpe, von denen
das eine bei einem gewissen Druck den Brennstoff zum Brenner durchläßt und das andere
bei weiterer Verzögerung einen Teil des Brennstoffes zurück zum Vorratsbehälter
der Pumpe umleitet. Eine solche Bauweise hat den Nachteil, daß zu wenig darauf Rücksicht
genommen wird, ob beim Einschalten der Anlage das Gebläse bereits einen genügenden
Luftdruck aufgebaut hat oder nicht. Im allgemeinen ist nicht nur die Verzögerung
der Brennstoffzufuhr beim Einschalten der Anlage zu kurz, sondern es verbleibt dem
Gebläse auch beim Abschalten der Anlage zu wenig Zeit, das Brennerrohr mit genügend
Frischluft zu durchspülen. Infolgedessen kann es beim Wiederanlassen der Ölfeuerungsanlage
nach einem kurzdauernden Abstellen vorkommen, daß noch unverbrauchter Brennstoff
in der Verbrennungskammer vorhanden ist, was die Gefahr einer Explosion mit sich
bringt.
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Schließlich hat man bereits zwecks ausreichender Zeitverzögerung elektromagnetisch
gesteuerte Ventile benutzt. Vorliegende Erfindung stellt sich jedoch die Aufgabe,
ohne solche elektromagnetisch gesteuerten Ventile mit entsprechendem Mehraufwand
auszukommen. Gemäß der Erfindung weist zwecks Verzögerung der Öffnungsbewegung des
Hauptkolbens dieser einen Hohlraum auf, der mittels seitlicher Verbindungsöffnungen
mit einem Arbeitsraum des Hauptkolbens in Verbindung steht, wobei in dem an die
Verbindungsöffnungen anschließenden vorderen Bereich des Hohlraumes ein gleitend
geführter Servokolben vorgesehen ist, welcher mit einem die Bohrung aufnehmenden
Rücklaufkolben derart zusammenarbeitet; daß bei Auftreten eines Druckstoßes im Arbeitsraum
beim Einschalten der Anlage der Servokolben und der Rücklaufkolben entgegen der
Kraft von Druckfedern auseinanderbewegt werden, wobei Drucköl über die Bohrung im
Rücklaufkolben in den rückwärtigen. Zylinderraum des Hauptkolbens und damit
zur
Brennstoffpumpe oder zum Vorratsbehälter gelangt, bis nach Druckausgleich der Servokolben
sich wieder an den Rücklaufkolben dichtend anlegt und damit die Bohrung sperrt.
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Dieser Ventilaufbau hat den Vorteil, daß Druckstöße, insbesondere
beim Einschalten der Anlage nicht zum sofortigen Einspritzen von Öl in den Brennerraum
führen, sondern erst eine gewisse Zeit vergehen muß, bis sich Servo- und Rücklaufkolben
wieder einander nähern .und hierdurch die zum Vorratsbehälter führende Bohrung verschlossen
wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnungen näher beschrieben. Darin- zeigt -F i g. 1 schematisch eine ölfeuerungsanlage
mit einer Ventileinrichtung, . F i g. 2 die Ventileinrichtung in vergrößertem Maßstab,
F i g. 3 eine abgeänderte Ausführungsform derselben.
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In der Zeichnung ist 1 eine Pumpe, z. B. eine Zahnradpumpe, die von
einem nicht gezeigten Motor angetrieben wird und die durch ein in seiner Gesamtheit
mit 2 bezeichnetes Ventil Brennstoff, z. B. Öl, aus einem nicht gezeigten Vorratsbehälter
über einen Saugstutzen 3 und eine mit einem Filter 5 versehene "Filterkammer 4 ansaugt
und zu einem Austrittsstutzen 6 führt, welcher über eine Düsenleitung an eine nicht
gezeigte Brennerdüse in einer Ölfeuerungsanlage angeschlossen ist. Bei genügendem
Abstand 7 zwischen Hauptventilteller und -ventilsitz strömt ein von der Größe der
Brennerdüse abhängiger Teil des Öles durch den Austrittsstutzen 6 zur Düsenleitung,
während der überschüssige Teil des Öles durch Kanäle 9 im federbelasteten Hauptkolben
9 des Ventils zu einem Behälter 10 und von dort durch einen Rücklaüfstutzeü 11 zu
dem nicht dargestellten Vorratsbehälter gelangt. Es ist auch möglich, daß das überschüssige
Öl zum Wiederumlauf durch ein überschußventil 12 in die Filterkammer 4 zurückgeleitet
wird. In der Ein- und Austrittsleitung 13, 14 der Pumpe 1 können Urnsteckstöpsel
15 und 16 zur Änderung der Saugrichtung der Pumpe ohne Änderung deren Drehrichtung
eingeschaltet sein.
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Wenn der Öldruck im Inneren des Ventils nach dem Anlaufen der Pumpe
und des damit verbundenen Gebläses einen im voraus bestimmten Wert erreicht hat,
wird normalerweise der federbelastete - Hauptkolben 9 im Sinn der Bildung eines
Abstandes 7 zwischen Hauptventilteller und -ventilsitz verschoben und hierdurch
die Leitung zur Brennerdüse geöffnet. Um jedoch sicherzustellen, daß das Gebläse,
welches Luft zur Brennerdüse führt, auf einen für eine gute Verbrennung des Öles
erforderlichen Luftdruck gebracht ist; bevor dies geschieht und um außerdem eine
schnelle Unterbrechung der Ölzufuhr zur Düse beim Abschalten der Anlage zu erzielen,
ist die Maßnahme getroffen, daß die öffnende Bewegung des Hauptkolbens 9 verzögert
und seine schließende Bewegung finit Hilfe eines Druckabfalls beschleunigt wird,
der durch das Öffnen einer Bohrung 18 im Hauptkolben 9 entsteht, wobei das Öffnen
und Schließen dieser Bohrung durch ein Paar zusammenwirkender, im Hauptkolben 9
gelagerter, feder- und öldruckbeeinflußter Organe, nämlich durch den Servokolben
19 und den Rücklaufkolben 20 gesteuert wird. Das Ventil 2 (F i g. 2) weist ein vorzugsweise
zylindrisches Gehäuse 21 auf, dessen eines Ende vors dem durch den Öldruck gegen
eitle Schließfeder 22 boweglichcp Hauptkolben 9 geschlöSserl ist.
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Der Servokolben ist, in eitlem im Hauptkolben 9
ausgebildeten
Hohlraum 23 untergebracht, ®der mindegtdiis eitle Verbinduihgsöffnüüg 24 zum Arbeitsraum
17. der Ventilehirichtuüg hat, Der Servökölben 19, der lose Passung im Hohlraum
23 hat, ist in der Längsrichtung des Hauptkolbens 9 unter dem Einfluß einer Druckfeder
25 verschiebbar und begrenzt eine einseitige geschlossene Kammer 26, die am Ende
des Hohlraumes 23 nächst dem Hauptventilteller und dem zugehörigen im Abstand 7
hiervon befindlichen Hauptventilsitz liegt.
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Die Bohrung 18 ist durch den hydraulisch und durch Federkraft beeinflußten
Rücklaufkolben geführt, welcher verschiebbar im Hauptkolben 9 und unter der Wirkung
einer verhältnismäßig schwachen Schraubendruckfeder 27 stehend untergebracht ist.
Die Schraubenfeder 27 wirkt auf den Rücklaufkolben 20 in Richtung zum Servokolben
10 ein, und die Ausgangsstellung dieser beiden Organe wird von einem Gleichgewichtszustand
zwischen den Druckfedern 25 und 27 bestimmt. Die Bohrung 18 führt zu einem rückwärtigen
Zylinderraum 28, der an dem am weitesten vom Hauptkolben 9 - entfernten Ende des
Gehäuses 21 liegt; vom Raum 28 führen Rohrleitungen 29 und 30 zum Behälter 10 bzw.
zum überschußventil 12. Der Rücklaufkolben 20 kann als eine im Hauptkolben 9 vorzugsweise
koaxial untergebrachte verschiebbare Büchse ausgebildet sein. Die Bewegung des Rücklaufkolbens
20 von dem Servokolben 19 weg kann durch eine kräftige Bremsfeder 31 begrenzt sein,
die zwischen der vom Servokolben abgewandten Stirnfläche 32 des Rücklaufkolbens
20 und einem Verschluß 33 am äußersten Ende des Gehäuses 21 angebracht ist. Der
Verschluß 33 kann mit einem Dichtungsring 34 versehen sein, der zwischen dem Umfang
des Verschlusses 33 und der Innenseite des Gehäuses 21 anliegt. Der Verschluß 33
wird mit Hilfe eines Segerringes 35 in der Öffnung des Gehäuses auf Platz gehalten
und kann mit einem länglichen Zapfen 36 versehen sein, der Gewinde aufweist und
eine Mutter 37 durchsetzt; die als verschiebbarer Anschlag für die Schließfeder
22 dient. Die Mutter 37 kann mit einer Sperre 38 versehen sein, die das Drehen der
Mutter verhindert, nicht aber deren Verschiebung längs des Zapfens 36, und es ist
daher möglich, durch Drehen des Verschlusses 33 um seine Achse die Mutter 37 auf
dem Gewinde des Zapfens 36 zu verschieben, um den Druck der Schließfeder 22 gegen
den Hauptkolben 9 einzustellen. Die Bremsfeder 31 hat eine axiale Ausdehnung, die
kleiner ist als der Abstand zwischen der Stirnfläche 32 des Rücklaufkolbens 20 und
einer inneren Stirnfläche 39 des Verschlusses 33, wenn Hauptventilteller und -ventilsitz
geschlossen sind und der Rücklaufkolben 20 von seiner Druckfeder 27 in Berührung
mit dem Servokolben 19 gehalten wird.
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Der Hauptkolben 9 kann übrigens auf an sich bekannte Weise als ein
Schieberventil 40 ausgebildet sein, da die zylindrische Wand des Gehäuses 21 mit
Anschlußöffnungen 41, 42 für die Rohrleitung 29 zum Behälter 10 bzw. für die Rohrleitung
30 zum überschußventil12 versehen ist sowie mit anderen Anschlußöffnungen 43 und
44 für eine Rohrleitung 45, die die überschüssige Ölmenge zum Behälter 10 führt
bzw. für eine andere Rohrleitung 46, die einen Teil des Öles zu den Zahnzwischenräumen
der
Pumpe 1 leitet. Durch eine Änderung der Spannung der Schließfeder
22 kann das Schieberventil 40 zur Regelung des Öldruckes im Innenraum des Gehäuses
21 sowie des Öldruckes des zur Brennerdüse gehenden Öles eingestellt werden. Diese
Regelung erfolgt dadurch, daß die eine Kante des Schieberventils 40 die Anschlußöffnungen
43 und 44 mehr oder weniger absperrt, während gleichzeitig die andere Kante des
Schieberventils 40 die Anschlußöffnungen 41 und 42 mehr oder weniger freigibt. Zur
Änderung der Ausgangsstellung der Organe 19 und 20 und damit zur Änderung
der durch die relative Bewegung dieser Organe erreichten Zeitverzögerung kann der
Verschluß 33, wie in F i g. 3 dargestellt, einen axial verschiebbaren Anschlag 47
haben, der mit einer Stellschraube 48 versehen ist, die mit Gewinde im Verschluß
33 angebracht ist. Das vom Anschlag 47 abgekehrte Ende der Stellschraube ist von
der äußeren Stirnfläche des Verschlusses 33 her zugänglich; die Druckfeder
27 ist zwischen dem Anschlag 47 und der Stirnfläche 32 des
Rücklaufkolbens 20 angebracht. Die durch die Regelung erzielte Zeitverzögerung
ist von der Größenordnung 2,bis 12 Sekunden, was sich in der Praxis als genügend
erwiesen hat, um eine gute Verbrennung ohne Rußbildungen beim Anlaufen der Ölfeuerungsanlage
sowie eine vollständige Lüftung der Verbrennungskammer vor einem erneuten Anlassen
zu sichern.