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Warmwasserbereiter mit ölverdampfungsbrenner und elektrischer Zündeinrichtung
Die Erfindung betrifft einen Warmwasserbereiter mit Ölverdampfungsbrenner und elektrischer
Zündeinrichtung, in deren Stromkreis ein Flammkontakt und ein Transformatorkontakt
eingeschaltet sind, wobei ersterer bei Vorhandensein der Heizflamme und letzterer
bei unzulässiger Erwärmung des Zündtransformators die Zündung unterbricht.
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Solche Warmwasserbereiter sind vorzugsweise in ihrer Verwendung als
Badeöfen bekannt. Vielfach werden auch die Heizgeräte, die sogenannten Badeofenuntersätze,
für sich vertrieben, um an die Stelle der älteren kohlebeheizten Badeöfenuntersätze
zu treten.
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Bei einem bekannten Badeofen muß beim Einschaltender elektrischen
Zündung der Ölmengenregler zunächst auf eine kleine zündfähige ölmenge eingestellt
werden. Wenn dann die Heizflamme sich nach ca. sechs Minuten stabilisiert hat, kann
auf eine größere ölmenge für den Normalbetrieb umgestellt werden. Dieser Zwang zum
Nachstellen nach einer bestimmten Zeit nach dem Anzünden wurde stets als sehr störend
empfunden. Vielfach wird auch das flöherstellen der öl zufuhr vergessen mit dem
Erfolg. daß das Badewasser zu dem gewünschten Zeitpunkt nicht; heiß genug ist.
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Bei Ölverdampfungsbrennern fiir Raumheizung ist zwar schon einet ölfreigabevorrichtung
bekannt geworden, die einen mittels einer elektrischen Heizwicktung beheizten Bimetallkörper
enthält, der in kaltem Zustand die Ölzuleitung sperrt und sie um so weiter öffnet,
je höher seine Temperatur ist. Diese Olfreigabevorrichtung wird gleichzeitig mit,
der zündung in Betrieb gesetzt und erhöht seLbsttätig die Ölmenge mit wachsender
Flamme bis zur maximalen Heizleistung.
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Bei diesen Geräten ist auch eine ölmangelsicherung in der Weise vorgesehen,
daß ein am Zündtransformator befindlicher Bimetallschalter die Zündung infolge Einrastung
bleibend unterbricht, wenn infolge allzu langen Zündbetriebes die Transformatortemperatur
auf eine unzulässige Höhe anzusteigen droht. Wenn jedoch nach Ansprechen dieser
Sicherung die Ölzufuhr wiederhergestellt ist und der Ofen erneut in Betrieb genommen
werden soll, dann muß zunächst die Sicherung entrastet werden, damit der Ofen zündet.
Wird dies vergessen, so läuft der Brennertopf voll Öl, welches nachher nur umständlich
wieder zu entfernen ist. Bei Warmwasserbereitern, die wesentlich häufiger gezündet
werden als Raumheizer, tritt dieser Bedienungsfehler entsprechend häufiger in Erscheinung.
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Es besteht daher die Aufgabe, einen Warmwasserbereiter mit 01-verdampfungsbrenner,
insbesondere einen Ölbadeofen, derart auszubilden, daß er ganz allgemein einfacher
zu bedienen ist und speziell zur Inbetriebnahme mit voller Heizleistung nur einen
Bedienungsvorgang erfordert und das Einfließen von Öl in den Brennertopf bei Betriebsbeginn
nur unter der Bedingung möglich ist, daß gleichzeitig die Zündung arbeitet.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch enthaltenen Merkmale gelöst.
Wenn bei dieser Schaltung der Transformatorkontakt infolge ölmangel und dadurch
verursachter Überhitzung des Ziindtransformators öffnet, dann ist zugleich auch
die Ölfreigabevorrichtung abgeschaltet. Bei Inbetriebnahme ohne Beachtung der entsprechenden
Warnanzeige kann also gar kein Öl in den Brenner topf fließen. Die Bedienungsperson
ist somit gezwungen, zuerst die astung des bimetallbetätigten Transformatorkontaktes
zu lösen, womit der Kontakt wieder geschlossen und die Leitungsverbindung sowohl
zur ölfreigabevorricht;ung als auch zur Zündeinrichtung wiederhergest;ellt; ist.
Ein sehr ärgerlicher Bedienungsfehler wird damit sicher vermieden, und im iit)rigen
wird also Bedienung durch dic! t)C-kannte Funktion der Ölfreigabevorrichtung erleichtert.
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Hiervon ausgehend führen die folgenden Überlegungen zu einer sehr
wesentlichen Weiterbildung der Erfindung.
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Ein bekannter Badeofen mit Ölverdampfungsbrenner ist schon mit einer
Heizleistungsregelung ausgestattet, die folgendermaßen arbeitet. Wenn mit voller
Heizleistung die gewünschte Wassertemperatur erreicht ist, wird durch eine besondere
Einrichtung auf kleine Ölmenge und damit kleine Heizflamme zurückgeschaltet.
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Sinkt die Wassertemperatur anschließend wieder infolge von Heißwasserentnahme
und Zufluß kalten Wassers, so schaltet diese Einrichtung wieder auf größere Heizleistung
usf.
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Nun kann allerdings wegen der Gefahr der Kaminversottung die Flamme
dieses bekannten Gerätes im Sparbetrieb nicht beliebig klein gemacht werden. Es
ist vielmehr eine bestimmte Mindestgrenze der Heizleistung vorgegeben, welche höher
als die Wärmeverlustleistung liegt. Das Wasser wird daher auch mit der Kleinstflamme
immer weiter aufgeheizt. Bei dem bekannten Ölbadeofen ist aus diesem Grunde ein
Siedeschutz vorgesehen, welcher kurz vor dem Sieden des Wassers die Ölzufuhr bis
zur Wiedereinschaltung von Hand bleibend abschaltet, so daß die Flamme erlischt
und erloschen bleibt. Ohne gelegentliche Wasserentnahme ist somit die laufende Bereitstellung
von Warmwasser einer bestimmten Temreratur schlechthin nicht möglich.
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Durch die erfindungsgemäße Zwangskopplung von öl zufluß und Zündung
und durch die absolute Sicherheit gegen ölzufluß ohne Zündung ist jedoch die Möglichkeit
gegeben, ein solches Heizgerät voll zu automatisieren. Als Weiterbildung der Erfindung
wird vorgeschlagen, datZ in Reihenschaltung mit dem Transformatorkontakt und der
Parallelschaltung ein von der Wassertemperatur beeinflußter Thermokontakt vorgesehen
ist, der bei einer oberen Grenztemperatur aus- und bei einer unteren Grenztemperatur
wieder einschaltet. Damit wird nun nicht mehr wie bisher die Größe der Neizleistung
nur in beschranktem Umfang geregelt, vielmehr wird eine gleichbleibende Heizle istu
intermittierend zur Wirkung gebracht. Das bedeutet, daß eine echte Wassertemperaturregel
anordnung
unter Verwendung eines Ölverdampfungsbrenners verwirklicht ist.
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Wie bei allen Ölverdampfungsbrennern ist auch bei dem erfindungs-'
gemäß automatisierten Brenner die Yerpuffungsgefahr zu beachten.
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Sie tritt auf beim Wiederzünden des heißen Brennertopfes. Wenn Öl
in den heißen Topf einfließt, ohne sofort gezundet zu werden, dann bildet sich ein
zündfähiger Oeldampf, der dann bei späterem Zünden explosionsartig verbrennen und
Gebäudebrände und andere Schäden verursachen kann. Bei Ölverdampfungsbrennern mit
handbetätigter Zündeinrichtung wird dieser Gefahr mit einem System von Kontrollampen
und mit eindringlichen Bedienungshinweisen in den gedruckten Betriebsanleitungen
begegnet, welche die Bedienung für den durchschnittlichen Benutzer sehr schwierig
gestalten.
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Nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Warmwasserbereiters
wird die Verpuffungsgefahr dadurch gebannt, daß auch im ungünstigsten Betriebsfall,
d.h. bei Wiederzündung infolge intensiver Heißwasserentnahme, das Öl nur unter der
Bedingung in den noch heißen Brenner fließen kann, daß die Zündung arbeitet.
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Dies wird dadurch erreicht, daß der Unempfindlichkeitsbereich und
das Zeitverhalten des Thermokontaktes, des Flammkontaktes und der Ölfreigabevorrichtung
so aufeinander abgestimmt sind, daß nach vorausgegangener Öffnung des Thermokontaktes
mit anschließendem Brennschluß erst wieder Öl in den Brennertopf einfließen kann,
nachdem der Plaimkontakt schon geschlossen hat.
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Ein diesbezüglich sehr günstiges Zeitverhalten des Thermokontaktes
wird z.B. dadurch erreicht, daß der Thermokontakt mit ähnlichen Mitteln von der
Wassertemperatur gesteuert wird wie bislang die Ölzufuhrvorrichtung. So ist es insbesondere
vorteilhaft, wenn der Thermokontakt von einem expansionsfähigen Flüssigkeitsbehältr
betätigt wird, der über ein Kapillarrohr mit einem als Wärmefühler dienenden nicht
expansionsfähigen Behälter in Verbindung steht. Als Alternative könnte an der Verpuffungsgefahr
auch
mit Mitteln der Relaistechnik begegnen, indem man die Stromversorgung der Heizwicklung
der Ölfreigabevorrichtung nach vorhergehendem Öffnen des Thermokontaktes vom Wiederschließen
des Flammkontaktes abhängig macht.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der
Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt: Figur 1 ein Schaltbild eines erfindungegemaßen
selbsttätig wiederzündenden Badeofens, Figur 2 ein Diagramm, welches den zeitlichen
Ablauf der Schalt-und sonstigen Vorgänge aufzeigt, und Figur 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
für einen Wasserthermostat.
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Rechts neben dem Schaltbild zeigt Figur 1 schematisch einen Ölbadeofen,
bestehend aus einem Wasserbehälter 1 mit Rauchabzug 2, einem Gehäuse 3 mit darin
befindlicheX Brennertopf 4 und Beuerungsmantel 5. Die elektrische Schaltung wird
mit Klemmen 6 und 7 an das 220-VoIt-Versorgungsnetz angeschlossen. Gleich hinter
den Anschlußklemmen folgen zwei Türkontakte 8 und 9, welche normalerweise geschlossen
sind, über eine gestrichelt angedeutete mechanische Verbindung 10 Jedoch öffnen,
wenn die Tür oder sonstige Abdeckung des Brennergehäuses geöffnet wird. Somit sind
also die spannungsführenden Teile, die bei geöffnetem Gehäuse zugänglich sind, zweipolig
abgeschaltet. Die Stromschleifezwischen den beiden Türkontakten 8 und 9 ist in eine
Reihenschaltung und eine Parallelschaltung mit drei Zweigen zu unterteilen. Der
erste Zweig der Parallelschaltung enthält eine Kontrollampe 11, der zweite Zweig
die Heizwicklung 12 einer bimetallbetätigten dlfreigabevorrichtung, und der dritte.
Zweig enthält in Reihenanordnung die Primärwicklung 13 eines Zündtransformators
und einen Flammkontakt 14. Die Sekundärwicklun 15 des Zündtransformators ist mittels
der flexiblen Zündleitungen 16 mit einer im Brennertopf befindlichen Glühwendel
17 verbunden. Der Plammkontakt 14 wird von einem Ausdehnungsstab 18 betätigt, welcher
durch den Feuerungsmantel in den Brennraum hineinragt und in erhitztem und somit
ausgedehntem Zustand den Flammkontakt öffnet.
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Die Reihenschaltung der vorgenannten Stromschleife enthält drei Kontakte.
Der erste ist der Kontakt 19 des Hauptschalters, welcher mittels eines Knebels 20
bei Inbetriebnahme des Gerätes betätigt werden muß. Sodann folgt ein Thermokontakt
21, der in Abhängigkeit von der Wassertemperatur betätigt wird, was durch eine gestrichelte
Linie 22 angedeutet ist. Endlich enthält die Reihenschaltung einen sogenannten Transformatorkontakt
23, der von einem am Zündtransformator befindlichen Bimetall betätigt wird und bei
einer bestimmten Grenztemperatur dieses ransformators öffnet, was durch eine Verbindung
24 angedeutet sein soll.
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Zur Erläuterung der Wirkungsweise sind in Figur 2 die Stellungen der
Kontakte, die vorwiegend interessierenden Ströme und die Wassertemperatur über der
Zeit aufgetragen. Die vier oberen Zeilen geben die Stellungen der Kontakte wieder
und sind in Anlehnung an die Bezugszahlen derselben mit 19', 21', 14' und 23' bezeichnet.
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Die Darstellung ist so zu verstehen, daß der betreffende Kontakt geöffnet
ist, wenn die dick ausgezogene Linie sich in Höhe der dünneren Grundlinie befindet.
Verläuft die dicke Linie oberhalb der Grundlinie, so ist während dieser Zeiten der
betreffende Kontakt geschlossen. In den beiden nächsten Zeilen sind der Zündatrom
Iz und der Heizstrom Ifr der Ölfreigabevorrichtung aufgetragen. Auch hier bedeutet
der Verlauf der dick ausgezogenen Linie über der dünnen Grundlinie, daß ein Strom
fließt, und die Vereinigung beider Linien, daß der Strom abgeschaltet ist. Die Temperatur
T ist, ebenfalls unmaßstäblich, über der untersten Grundlinie aufgetragen.
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Das Schaubild zeigt, wie zum Zeitpunkt t0 der Kontakt 19 des Hauptschalters
geschlossen wird. Es ist angenommen, daß zu diesem Zeitpunkt das Wasser kalt und
daher der Thermokontakt 21 geschlossen ist. Auch der Flammkontakt 14 und der Transformatorkontakt
23 sind geschlossen, da die entsprechenden iusdehnungs- oder Bime-tallelemente kalt
sind. Infolgedessen fließt iait dem Einschalten St;rom durch alle droi Zweige der
Parallelschaltung, d.h. es fließt der Zündstrom Iz und erhitzt die Glühwendel 17,
es fließt der
Heizstrom Ifr und öffnet die Ölfreigabevorrichtung,
und außerdem brennt die Kontrollampe 11. Das langsam in den Brennertopf fließende
öl kann sich Jetzt entzünden. Wenn der Ausdehnungsstab 18 stark genug erhitzt ist,
was gleichzeitig bedeutet, daß sich die Heizflamme stabilisiert hat, dann öffnet
zum Zeitpunkt t1 der Flammkontakt 14. Er unterbricht den nun nicht mehr erforderlichen
Zündstrom Iz.
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Mittlerweile steigt die Wassertemperatur an. Sie erreicht und übersteigt
die untere Grenztemperatur Tu ohne daß zunächst ein Schaltvorgang ausgelöst wird.
Erst beim Erreichen der oberen Grenztemperatur I zum Zeitpunkt t2 schaltet der Thermokontakt
21 aus, so daß der Ölfreigabestrom Ifr unterbrochen wird und auch die Anzeigelampe
11 erlischt. Mit dem Abkühlen des Bimetalls der Ölfreigabevorrichtung versiegt der
olzufluß, und die Flamme kommt zum Erlöschen. In einem bestimmten zeitlichen Abstand
nach dem Erlöschen, der von dem spezifischen Zeitverhalten des Flammwächters abhängt,
schließt der Flammkontakt wieder. Dies ist der Zeitpunkt t. Da der Thermokontakt
21 Jedoch noch geöffnet ist, fließt noch kein Zündstrom. Erst, wenn sich das Wasser
bis zur unteren Grenztemperatur Tu abgekühlt hat, schaltet bei t4 der Thermokontakt
21 wieder ein. Das hat erneute Zündung und erneuten Ölzufluß zur Folge. Zum Zeitpunkt
t5 wiederholen sich die schon beim Zeitpunkt tl beschriebenen Vorgänge und bei t6
diejenigen von t2.
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Zur Demonstration der Sicherheit des erfindungsgemäßen Gerätes gegen
Ölverpuffung sei jedoch in diesem Fall angenommen, daß aus dem Badeofen Heißwasser
mit voller Auslauföffnung entnommen wird.
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Infolge des entsprechenden Kaltwasserzulaufs sinkt die Wassertemperatur
dieses Mal wesentlich schneller ab als zwischen t2 und t6. Nach der bisher gegebenen
Darstellung müßte der Thermokontakt 21 bei t7 schon schließen. Dies wäre also zu
einem Zeitpunkt, zu dem der Flammkontakt infolge seines eigenen Zeitverhaltens noch
geöffnet und die Zündung daher nicht betriebsbereit ist. Erfindungsgemäß ist jedoch
dafür gesorgt, daß dies nicht
geschehen kann. Der hermoschalter
vermag vielmehr einem solch schnellen Wassertemperaturabfall nicht zu folgen und
schaltet daher erst bei t9, nachdem der Flammkontakt bei t8 schon vorher wieder
geschlossen hat. Damit kann nun gefahrlos ein neuer Heizzyklus beginnen.
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Bei einem Ölmangel erwärmt sich der Zündtransformator nach einer bestimmten
Zeit so stark, daß der Transformatorkontakt 23 öffnet.
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In diesem Fall, der nicht dargestellt ist, bleibt unabhängig v'on
der Stellung des Thermokontaktes und des Hauptschalters die Zündung und die Ölfreigabe
ausgeschaltet. Nach dem Füllen des bltanks muß der Transformatorkontakt von Hand
entriegelt und dadurch wieder geschlossen werden. Der Bedienende erkennt dies leicht
daran, daß bei kaltem Ofen trotz eingeschalteten Hauptschalters die Kontrollampe
11 nicht brennt.
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In Figur 3 ist angedeutet, wie die Funktion des Thermokontaktes 21
bei Badeöfen besonders zweckentsprechend von der Wassertemperatur abhängig gemacht
werden kann. Der gezeigte Thermostat bedient sich eines Flüssigkeits-Ausdehnungssystems,
wie es bisher zur Steuerung des Ölzuflusses verwendet wurde.
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Eine in die Wand 25 des Wasserbehälters einschraubbare Tauchhülse
26 enthält eine zylindrische Patrone 27, an der ein Kapillarrohr 28 angeschlossen
ist. Die Patrone ist iiber dieses Kapillarrohr mit einem Balgen 29 verbunden. Das
gesamte Gefäß system ist mit einer in der Wärme stark expandierenden Flüssigkeit
gefüllt. Der Balgen 29 ist an seiner Oberseite befestigt und drückt unten mittels
eines isolierenden Klötzchens 30 auf eine Kontaktlamelle 31.
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Die Kontaktspitze 32 dieser Lamelle liegt von unten an einer hakenförmig
gebogenen Lamelle 33 an und gibt somit Kontakt. Beide Lamellen sind in einem Grundgestell
34 zusammen mit dem Balgen befestigt. Erwärmt sich nun das Wasser 35 in dem Behälter,
so erwärmt sich die Patrone 27 mit, und die darin enthaltene Flfissigkeit dehnt
sich wider das Kapillarrohr aus. Die untere Fläche des Balgens 29 wandert somit
nach unten und öffnet durch Abheben der Kontiakt,spit-ze v2 den, entsprechenden
Stromkreis. Durch die Form und Anbringung der Patrone 27 und des Balgens 29 im Zusammenwirken
mit
einem toten Federweg der Kontaktlamellen kann mit einem solchen Thermostaten leicht
das für die Erfindung so förderliche Zeitverhalten erzielt werden.
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Patentansprüche