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Vorrichtung zum Vorwärmen von Heizöl
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vorwärmen von Heizöl vor
der Düse eines Brenners mit einem stromdurchflossenen Kaltleiterelement, das in
wärmeleitendem Kontakt mit einer das Heizöl zur Düse führenden Leitung steht.
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ölbrenner kleiner und kleinster Leistung haben für viele Anwendungsfälle
erhebliche Vorteile. Es ist mit solchen Brennern möglich, die Wärmeleistung auch
einem kleineren Bedarf anzupassen, wie er beispielsweise bei Etagen- und Raumheizungen
oder dgl. vorliegt. Die kleine Brennerleistung ermöglicht einen kleineren und damit
billigeren und platzsparenderen Kessel. Die Wärmeisolierung des Kessels ist
günstiger
und die Kesseltemperaturregulierung kann mit weniger Startvorgängen des Brenners
erreicht werden, was eine geringere Verschmutzung des Brenners und eine geringere
Umweltbelastung zur Folge hat.
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Das wesentliche Problem bei Clbrennern kleinster Leistung besteht
in den geringen Querschnitten der Düsenkanäle. Die feinen Düsenkanälen führen zu
einer schlechten Reproduzierbarkeit des bldurchsatzes und häufig zu Verstopfungen.
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Es ist bekannt, diesen Nachteilen durch ein Vorwärmen des Heizöls
vor der Düse zu begegnen. Durch das Vorwärmen wird die Viskosität des bls erniedrigt
und eine einwandfreie Zerstäubung kann mit niedrigerem Zerstäubungsdruck erreicht
werden. Der niedrigere Druck führt zu einem geringerem Oldurchsatz und zu einer
kleineren Brennerleistung. Die niedrige Viskosität verringert außerdem die Verstopfungsgefahr.
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Andererseits kann aufgrund des niedrigeren Zerstäubungsdruckes der
Querschnitt der Düsenkanäle vergrößert werden, wenn der bldurchsatz und damit die
Brennerleistung nicht abgesenkt werden sollen. In diesem Falle erhält man eine wesentliche
Verringerung der Verstopfungsgefahr und damit eine Steigerung der Zuverlässigkeit
des Brenners.
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Es ist bekannt zum Vorwärmen des Heizöls eine elektrische Widerstandsheizung
zu verwenden. Die elektrische iderstandsheizung hat den Nachteil eines hohen Platzbedarfs.
Ein noch schwerwiegenderer Nachteil besteht darin, daß eine elektrische Widerstandsheizung
zu einer Uberhitzung des Öles über die optimale Temperatur von beispielsweise 700
- 800 führen kann, insbesondere wenn der Brenner stillsteht oder die Strömungsgeschwindigkeit
des oeles verringert ist. Die
überhitzung kann zur unerwünschten
Krackung des Heizöles führen.
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Diese Nachteile der elektrischen Widerstandsheizung werden durch die
aus dem deutschen Gebrauchsmuster 78 11 098 bekannte Vorrichtung vermieden. Bei
dieser Vorrichtung wird ein stromdurchflossenes Kaltleiterelement zum Vorwärmen
des Heizöls verwendet. Das Kaltleiterelement hat die Eigenschaft, in bekannter Weise
seine Heizleistung selbst zu regeln. Diese Selbstregelung verhindert ein ueberhitzen
des Heizöles ohne daß aufwendige zusätzliche Regelungsmaßnahmen erforderlich sind.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung ist das Kaltleiterelement radial
in eine wärmeleitende metallische Manschette eingesetzt, welche die das Heizöl führende
Leitung umschließt. Die Effektivität dieser Vorwärmvorrichtung ist äußerst schlecht,
da einerseits die Zwischenkaltleiterelement und metallischer Manschette notwendige
elektrische Isolierung auch einen Wärmewiderstand darstellt und da andererseits
die metallische Manschette aufgrund ihrer großen Oberfläche zu hohen Wärmeverlusten
führt. Schließlich besitzt die metallische Manschette eine hohe Wärmekapazität,
so daß die Selbstregelung des Kaltleiterelements trage ist und ein Überhitzen des
Heizöls nicht zuverlässig ausgeschlossen ist. Schließlich beansprucht die außen
an die Zuführungsleitung aufgesetzte Vorrichtung einen erheblichen Platz, so daß
sie nicht ohne bauliche Änderung des gesamten Brenners eingesetzt werden kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Vorwärmen
von Heizöl der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß das Vorwärmen mit
einem hohen Elirkungsgrad erfolgt, daß die Selbstregelung des Kaltleiterelements
praktisch verzögerungsfrei arbeitet und daß die Vorrichtung platzsparend in den
Düsenstock des Brenners integriert und somit ohne Anderung des Brenneraufbaus verwendet
werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens
ein plattenförmiges Kaltleiterelement in den Querschnitt des Düsenstockes des Brenners
eingesetzt ist, daß die das Heizöl führende Leitung im Bereich des Kaltleiterelements
als wenigstens ein flacher Kanal ausgebildet ist und daß wenigstens eine Flachseite
des Kaltleiterelementes an einer Wandung dieses flachen Kanals mit Wärmekontakt
anliegt.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sitzt das plattenförmig ausgebildete
Kaltleiterelement im Querschnitt des Düsenstockes und die Zuführungsleitung für
das Heizöl ist als Kanal ausgebildet, der flächig an der gesamten Flachseite des
Kaltleiterelements anliegt. Die Vorrichtung kann daher vollständig in den Düsenstock
des Brenners integriert werden, wobei nur die elektrischen Anschlußleitungen des
Kaltleiterelementes aus dem Düsenstock herausgeführt werden müssen. Die Vorrichtung
macht daher keine änderungen des Brenneraufbaus notwendig und kann problemlos in
bereits bestehende Brennerkonstruktionen eingesetzt werden.
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Der großflächige und unmittelbare Wärmekontakt zwischen Kaltleiterelement
und Heizöl hat einen optimalen Wirkungsyrad der Vorwärmung zur Folge. Da sich zwischen
Kaltleiterelement und Heizöl keine Teile mit Wärmekapazität befinden, wirkt die
Selbstregelung des Kaltleiterelements praktisch verzögerungsfrei. Das Heizöl wird
deshalb stets auf der optimalen Vorwärmtemperatur gehalten und ein Überhitzen ist
zuverlässig ausgeschlossen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung
hervor.
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Es zeigen: Fig. 1 : Einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 2 : eine Stirnansicht der Vorrichtung der Fig. 1 von links,
Fig. 3 : einen Schnitt gemäß A-A in Fig. 1, Fig. 4 : einen Axialschnitt einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 : eine Stirnansicht der Vorrichtung der Fig.
4 von links, Fig. 6 : einen Schnitt gemäß B-B in Fig. 4,
Fig. 7
: einen Axialschnitt einer dritten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8 : eine
Stirnansicht der Vorrichtung der Fig. 7 von links, Fig. 9 : einen Schnitt gemäß
C-C in Fig. 7, Fig. 10 : einen Axialschnitt einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 11 : eine Stirnansicht der Vorrichtung der Fig. 10 von links und Fig. 12 :
einen Schnitt gemäß D-D in Fig. 10.
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In den Fig. 1 - 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt.
Die Vorrichtung zum Vorwärmen von Heizöl weist zwei metallische Anschlußstücke 10
und 12 auf, deren Querschnitt dem Querschnitt des Düsenstockes des Brenners angepaßt
ist.
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Das Anschlußstück 10 weist eine koaxiale Aufnahmen mit Innengewinde
auf, in welche die Dsenstane eingeschraubt werden kann. Das Anschlußstück 12 weist
eine Aufnahme mit Innengewinde auf, in welche die Düse des Düsenstocks eingeschraubt
werden kann. Durchgehende axiale Bohrungen der AnschluB-stücke 10 und 12 dienen
zur Zuführung des Heizöls zur Düse.
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Zwischen die Anschlußstücke 10 und 12 sind zwei plattenförmige Kaltleiterelemente
14 eingesetzt. Die Kaltleiterelemente 14 sind mit ihrer Längsmittelachse koaxial
zu den Anschlußstücken 10 und 12 und damit zum Düsenstock und axial aneinander anschließend
angeordnet. An beiden Flachseiten der Kaltleiterelemente 14 liegen Flachkantrohre
16, vorzugsweise aus Messing, an. Die Flachkantrohre 16 verbinden die koaxialen
Bohrungen der Anschlußstücke 10 und 12 und dienen zur Zuführung des Heizöles.
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Die Breite der Flachkantbohrer 16 entspricht der Breite der Kaltleiterelemente
14, so daß sie an deren gesamter Flachseite großflächig anliegen.
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Unmittelbar auf den einander gegenüberliegenden Flachseiten der Kaltleiterelemente
14 sind Leiterschichten 18 aufgebracht, die als Stromzuführung dienen und über Anschlußleitungen
mit einer Stromquelle in Verbindung stehen.
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Zwischen den Leiterschichten 18 und den Flachkantrohren 16 ist eine
dünne elektrisch isolierende Schicht 20 angeordnet. Diese isolierende Schicht besteht
vorzugsweise aus thermisch aufgespritztem Aluminiumoxid und bietet einen geringen
Wärmewiderstand.
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Die gesamte Anordnung bestehend aus Kaltleiterelementen 14, deren
elektrische Anschlußleitungen und den Flachkantrohren 16 ist in einem isolierenden
Kunststoff 22 eingegossen und wird durch diesen koaxial zwischen den Anschlußstücken
10 und 12 gehalten. Eine über die Anschlußstücke 10 und 12 geschobene metallische
Hülse 24 umschließt den Kunststoff nach außen.
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Beim Betrieb fließt ein über die Leiterschichten 18 zugeführter Strom
durch die Kaltleiterelemente 14 und erwärmt diese. Das durch die Flachkantrohre
16 der Düse zugeführte bl wird durch die Kaltleiterelemente 14 erwärmt, wobei die
bei steigender Temperatur strombegrenzende Wirkung der Kaltleiterelemente 14 zur
Folge hat, daß das öl selbstregelnd auf eine vorbestimmte optimale Temperatur vorgewärmt
wird.
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In der Ausführungsform der Fig. 1 - 3 können auch die Flachkantrohre
16 selbst als Stromzuführungen für die Kaltleiterelemente 14 verwendet werden. Die
Flachkantrohre 16 müssen dazu nur elektrisch leitend mit den Flachseiten der Kaltleiterelemente
14 verlötet werden. Die Stromanschlußleitungen können dann an den Flachkantrohren
16 angelötet werden.
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Es ist bei dieser Ausführungsform selbstverständlich notwendig, daß
die Flachkantrohre 16 nicht in elektrisch leitender Berührung mit den metallischen
Anschluß stücken 10 und 12 oder der in diese eingesetzte Düsenstange bzw. Düse kommen.
Dazu sind die Flachkantrohre 16 an ihren beiden Ende ebenfalls von dem isolierenden
Kunststoff 22 abgedecktund stehen nur über Bohrungen in diesem Kunststoff 22 mit
den Bohrungen der Anschlußst.ücke 10 und 12 in Verbindung.
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Soweit die folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 1 - 3 übereinstimmen, sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen und auf deren vorstehende Beschreibung wird verwiesen.
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Bei dem in den Fig. 4 - 6 dargestellten Ausführungbeispiel sind die
koaxialen Bohrungen der Anschlußstücke 10 und 12 nicht durchgehend, sondern sind
an ihren einander zugewandten Stirnflächen geschlossen. Die Flachkantrohre 16 sind
in entsprechende durchgehende Ausnehmungen dieser geschlossenen Stirnflächen der
Anschlußstücke 10 und 12 eingesetzt und bei 26 mit diesen verlötet.
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Da in dieser Ausführungsform die Flachkantrohre 16 in elektrisch leitender
Verbindung mit den Anschlußstücken 10 und 12 stehen, ist eine Stromzuführung zu
den Kaltleiterelementen 14 über die Flachkantrohre 16 nicht möglich. Die Stromzuführung
muß vielmehr stets über Leiterschichten 18 erfolgen, die durch isolierende Schichten
20 von den Flachkantrohren 16 getrennt sind.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 4 - 6 werden die Anschlußstücke 10
und 12 bei der Herstellung durch die eingesetzten Flachkantrohre 16 miteinander
verbunden und gehalten, so daß das Eingießen des Kunststoffs 22 vereinfacht wird.
Die aufgeschobene Hülse 24 kann in dieser Ausführungsform wegfallen.
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Bei der in den Fig. 7 - 9 dargestellten dritten Ausführungsform werden
keine Flachkantrohre 16 verwendet. An beiden Flachseiten des Kaltleiterelements
14 sind flache Kanäle 28 im Kunststoff 22 ausgespart. Die Breite dieser Kanäle 28
entspricht der Breite des Kaltleiterelements 14. Die Kanäle 28 werden beim Eingießen
des Kunststoffs 22 ausgeformt. Anstelle flacher Kanäle 28 können auch dicht nebeneinander
liegende Bohrungen im Kunststoff vorgesehen sein, die die gesamten Flachseiten des
Kaltleiterelements überdecken.
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Die Stromzuführung zu dem Kaltleiterelement 14 erfolgt über Leiterschichten
18, die durch eine isolierende Schicht 20 gegen das unmittelbar vorbeiströmende
öl geschützt sind.
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Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine aufgeschobene Hülse
24 vorgesehen, die im wesentlichen zur Fixierung der Anschlußstücke 10 und 12 beim
Kunststoffgießvorgang dient.
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In Fig. 7 ist nur ein Kaltleiterelement 14 dargestellt. Es können
selbstverständlich ebenso wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen zwei
oder mehr Kaltleiterelemente 14 axial aneinander anschließend angeordnet sein. Die
Zahl der Kaltleiterelemente 14 richtet sich im wesentlichen nach der benötigten
Heizleistung, d. h. im wesentlichen nach dem öldurchsatz.
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In dem in den Fig. 10 - 12 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel
ist ein einziges Flachkantrohr 16 vorgesehen, das mit seiner Längsmittelachse koaxial
zu den Anschluß stücken 10 und 12 angeordnet ist. Wie beim Ausführungsbeispiel der
Fig. 4 - 6 ist das Flachkantrohr 16 in entsprechende Aussparungen der geschlossenen
Stirnflächen der Anschluß stücke 10 und 12 eingelötet.
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An den einander gegenüberliegenden Wandungen des Flachkantrohres 16
liegen jeweils zwei axial aneinander anschließende Kaltleiterelemente 14 an. Die
Beheizung des durch das Flachkantrohr 16 strömenden öles erfolgt somit durch insgesamt
vier Kaltleiterelemente 14.
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Die an den beiden Seiten des Flachkantrohres 16 angeordneten Kaltleiterelemente
14 sind vorzugsweise in Serie hintereinander geschaltet. Dies kann durch eine in
den Kunststoff 22 eingebettete elektrische Leitung geschehen, die die dem Flachkantrohr
16 zugewandten Leiterschichten der Kaltleiterelemente 14 verbindet.
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Es bestünde auch die Möglichkeit, die Kaltleiterelemente 14 unmittelbar
elektrisch leitend mit dem Flachkantrohr 16 zu verbinden, so daß dieses die leitende
Verbindung für die Hintereinanderschaltung der Kaltleiterelemente 14 bildet.
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In diesem Falle dürfte selbstverständlich das Flachkantrohr 16 nicht
in die Anschlußstücke 10 und 12 eingelötet sein, sondern müßte durch den Kunststoff
22 gegen diese elektrisch isoliert sein, wie dies anhand des Ausführungsbeispieles
der Fig. 1 - 3 erläutert wurde.
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Die Ausführungsform der Fig. 10 - 12 eignet sich besonders für die
Anwendungsfälle, wo eine hohe Heizleistung erforderlich ist, ohne daß die axiale
Baulänge der Vorrichtung vergrößert werden darf.
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Weitere Abwandlungen der Ausführungsform der Fig. 10 - 12 sind ohne
weiteres ersichtlich. Es können beispielsweise an den äußeren Flachseiten der Kaltleiterelemente
14 jeweils weitere Flachkantrohre 16 angeordnet sein, um den bldurchtrittsquerschnitt
zu vergrößern.
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Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß es sich um eine Vorrichtung
handelt, deren Querschnitt und damit Außenumfang dem Querschnitt und Außenumfang
des Düsenstockes entspricht, so daß diese Vorrichtung axial in den Düsenstock eingesetzt
werden kann, ohne die Geometrie und die Abmessungen des Düsenstockes und des Brenners
zu ändern. Weiter ist allen Ausführungsformen gemeinsam, daß das Ol mit einer großen
Wärmeaustauschfläche unmittelbar an den Kaltleiterelemente vorbeigeführt wird, so
daß ein optimaler Wirkungsgrad und eine geringe Trägheit beim Vorwärmen des Heizöles
erhalten wird.
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Schließlich sind alle Ausführungsformen aus einigen wenigen einfachen
Teilen in fertigungs- und montagetechnisch einfacher Weise herstellbar.
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