DE2919763A1 - Zerstaeuberbrenner fuer oelfeuerungsanlagen - Google Patents

Zerstaeuberbrenner fuer oelfeuerungsanlagen

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Description

Zerstäubungsbrenner für Ölfeuerungsanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zerstäubungsbrenner für Ölfeuerungsanlagen, bei dem die Leitung für die Ölzufuhr zwischen Pumpe und Zerstäubungsdüse mit einer elektrischen, mindestens einen Heizwiderstand aufweisenden Heizvorrichtung versehen ist.
Bei einem bekannten Zerstäubungsbrenner dieser Art ist die rohrförmigen Ölzufuhrleitung unmittelbar hinter der Zerstäubungsdüse von einer elektrischen Heizvorrichtung ummantelt, welche elektrische Widerstandselemente aufweist. Diese sollen eine Vorwärmung des Öls auf 60°C bis 120°C bewirken. Dies führt zu einer verbesserten Zerstäubung. Die gewünschte Temperatur läßt sich aber nur für eine bestimmte Durchsatzmenge erzielen. Soll die Heizvorrichtung für einen größeren Durchsatzmengenbereich verwendet werden, beispielsweise durch Wahl verschiedener Zerstäuberdüsen zwischen 0,5 und 2,5 l/h, dann muß bei größeren Durchsatzmengen eine erheblich kleinere ölvorwärmtemperatur in Kauf genommen werden (DE-OS 27 17 171).
Es ist ferner eine Heizvorrichtung für ein strömendes Medium bekannt, die einen elektrischen Heizwiderstand in der Form eines zylindrischen PTC-Massekörpers besitzt. Dieser ist außen von einer Isolierschicht umgeben und weist im Inneren Rohre aus
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elektrisch isolierendem Material auf. Auf diese Weise soll sich eine Selbstregulierung ergeben, welche in Folge des Anstieges des Widerstandswertes mit steigender Temperatur eine Überhitzung verhindert (US-PS 3501 619).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zerstäubungsbrenner der eingangs beschriebenen Art anzugeben, dessen Heizvorrichtung für einen größeren Durchflußmengenbereich, z.B. zwischen 0,5 und 2,5 l/h, geeignet ist, die Austrittstemperatur des Öls sich aber in kleineren Grenzen als bisher ändert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Heizwiderstand ein sich längs der Leitung erstreckender PTC-Massekörper ist, der im Vergleich zu seiner Länge eine geringe Dicke hat und auf mindestens zwei parallel zur Längserstreckung verlaufenden Seiten seiner Oberfläche wärmeleitend außen an Wandabschnitten der Leitung anliegt.
Die Verwendung des PTC-Massekörpers führt dazu, daß sich die Heizleistung der Jeweiligen Durchflußmenge anpaßt. Infolgedessen wird die Austrittstemperatur des Öls bei größeren Durchflußmengen angehoben. Der PTC-Massekörper hat eine geringe Dicke und kann zumindest nach zwei Seiten Wärme abführen. Dies führt zu vergleichsweise geringen Temperaturunterschieden im Massekörper; er ist daher nicht wie ein einseitig wärmeabgebender PTC-Massekörper, bei dem innere Temperaturunterschiede von 50 bis 1000C auftreten können, durch Temperaturrisse gefährdet. Darüber hinaus kann der gesamte Querschnitt des PTC-Massekörpers auf einer vergleichsweise niedrigen Temperatur gehalten werden; entsprechend groß ist der hindurchfließende Strom und damit die Leistungsabgabe. Auch dies wirkt sich besonders günstig für größere Durchflußmengen aus. Da der PTC-Massekörper außen an der Leitung anliegt, läßt sich durch Verwendung einer isolierenden Leitung oder durch Zwischenlage einer Isolierung zwischen Massekörper und Leitung sicherstellen, daß das Öl keine Spannung führt.
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Günstig ist es, wenn der PTC-Massekörper die Form einer rechteckigen Scheibe hat und die Wandabschnitte der Leitung zumindest an den beiden Größtflachen der Scheibe anliegen. Auf diese Weise ist die Kontaktierung mit den Wandabschnitten der Leitung und die Herstellung der Massekörper selbst sehr viel einfacher als beispielsweise bei Verwendung eines hohlz3/-lindrisehen Massekörpers.
Lie im Bereich der Heizvorrichtung befindlichen Teile der Leitung sollten z\»;ei zu den Größtflachen der Scheibe parallele Iiandabschnitte aufweisen. Eeren Abstand kann so gewählt werden, daß alle Ölteilchen einem ausreichenden Beheizungseinfluß unterliegen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Leitung im Bereich der Heizvorrichtung aus zwei parallelen Zweigen, die ,ie von einer Seite an der Scheibe anliegen. Dies ergibt eine sehr einfache Herstellung.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Leitung im "Bereich der Heilvorrichtung einen U-formigen Querschnitt hat und die ocheibe zwischen den Schenkeln des TT angeordnet ist. Hier kann auch noch eine dritte Oberfläche der Tcheibe zur Wärmeübertragung ausgenutzt werden.
Günstig ist mich eino Ausführungsform, bei der die Leitung im Bereich der Heizvorrichtung einen kammartigen Querschnitt mit mindestens drei Zinken hat und bei der mindestens zwei P-cheiben zwischen .ie zwei benachbarten Zinken angeordnet sind. Auf diese Weise läßt rJch eine sehr intensive Beheizung erzielen.
Mit besonderen Vorteil ist dio Leitung im Bereich der Heizvorrichtung mit einer Packung aus gut wärmeleitenden Körpern gefüllt. Diese verbessern den Wärmeübergang im gesamten Querschnitt der Leitung. Außerdem sorgen sie für zahlreiche Strömungsumlenkungen, se daß sich eine recht gleichmäßige Beheizung des Öls ergibt. Auch dies führt in Verbindung mit der
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Verwendung des PTC-Massekörpers zu einer noch stärkeren Beheizung im Bereich größerer Durchflußmenge.
Insbesondere kann die Packung aus Metallkugeln bestehen. Als günstig haben sich hierbei Metallkugeln aus Filterbronze erwiesen. Um einen guten Wärmeübergang von der Leitungswand auf die Kugeln und von einer Kugel auf die andere zu erhalten, können die Kugeln durch Verformen eines die Leitung bildenden Rohres zusammengepreßt oder auch im Rohr zusammen gesintert werden.
Eine noch weitere Verbesserung bezüglich der Konstanthaltung der Temperatur erreicht man dadurch, daß ein im wesentlichen temperaturunabhängiger Heizwiderstand mit dem PTC-Massekörper elektrisch in Reihe geschaltet ist, stromabwärts vom PTC-Massekörper an der Leitung angeordnet ist und einen Widerstandswert in der Größenordnung des Kaltwiderstandswertes des PTC-Massekörpers hat. Empfehlenswert sind Widerstand.swerte zwischen 50 und 200 % des Kaltwiderstandswertes. Die Leistungsabgabe des temperaturunabhängigen Widerstandes wird hierbei durch den PTC-Massekörper derart geregelt, daß im Bereich größerer Durchflußmengen eine erheblich steigende Leistungszufuhr eintritt.
Als besonders zweckmäßig haben sich PTC-Massekörper erwiesen,· die einen Curiepunkt von etwa 100 bis 1100C haben. Tiese reichen einerseits aus, um dem Öl die erforderliche Temperatur von etwa 80° - 1O0C mitzuteilen; die bei Stillstand des Öls auftretende Höchsttemperatur reicht aber nicht aus, um dessen Verkokung zu bewirken.
Die Erfindxmg wird nachstehend anhand in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Zerstäubungsbrenner gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der
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- 7 Erfindung,
Fig. 3 in räumlicher Darstellung den den PTC-Massekörper aufweisenden Teil der Heizvorrichtung, der in der Ebene A-A der Fig. 2 geschnitten ist,
Fig. 4 in ähnlicher Darstellung eine abgewandelte Ausführungsf orm,
Fig. 5 in ähnlicher Darstellung eine weitere Ausführungsform und
Fig. 6 in einem Diagramm die Ausgangstemperatur t des Öls in Abhängigkeit vom Durchflußvolumen V.
Gemäß Fig. 1 fördert eine Pumpe 1 Öl aus einem Tank 2 über eine Druckregelvorrichtung 3 in eine der Ölzufuhr zu einer Zerstäubungsdüse 4 dienenden Leitung 5. Dieser ist kurz vor der Zerstäubungsdüse eine elektrische Heizvorrichtung 6 zugeordnet. r-*ese weist in Reihenschaltung einen temperaturabhängigen Heizwiderstand in der Form eines PTC-Massekörpers 7 und einen temperaturunabhänp-gen Pleizwiderstand in der Form einer Heizwicklung 8 auf. Die Heizwicklung 8 ist stromabwärts des PTC-Massekörpers 7 angeordnet. Beide Heizwiderstände werden von einem Steuergerät 9 mit einer konstanten Spannung gespeist. Der PTC-Massekörper 7 befindet sich zwischen zwei Zweigen 10 und 11 der Leitung 5. Die Wicklung 8 umgibt einen Endabschnitt 12 der Leitung 5, der ähnlich wie der Anfangsabschnitt 13 dieser Leitung rohrförmig ausgebildet ist.
Die Figuren 2 und 3 zeigen, daß die beiden Zweige 10 und 11 mit einer Kugelpackung 14 aus Filterbronze-Kugel gefüllt sind. Es handelt sich um zwei Kupferrohre mit parallelen Seitenwänden 15, 16 bzw. 17, 18, von denen die Seitenwände 16 und 17 unter Zwischenlage einer dünnen Isolierschicht 19 an den Größtflachen 2.0, 21 des PTC-Massekörpers 7 anliegen, so daß sich ein guter Wärmekontakt ergibt. Die Leitungsteile 12 und 13 übergreifen
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unter Zwischenlage von Dichtscheiben 22 und 23 die Zweige 10 und 11. Die Düse 4 ist in den Leitungsteil 12 eingeschraubt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein PTC-Massekörper 7 zwischen die beiden Schenkel 24 und 25 eines Leitungsteils 26 mit U-förmigem. Querschnitt gelegt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind drei PTC-Massekörper 7» 7a und 7b zwischen vier Zinken 27, 28, 29 und 30 eines Leitungsteils 31 mit kammförmigem Querschnitt gelegt.
In allen Fällen ist dafür gesorgt, daß ein PTC-Massekörper in der Form einer rechteckigen Scheibe mindestens nach zwei Seiten hin Wärme an Teile der Ölzufuhrleitung 5 geben kann. Die Anschlußelektroden können in bekannter Weise angebracht sein, beispielsweise an den Größtflächen oder an zwei Stirnflächen. Bei einem Ausführungsbeispiel hatte der PTC-Massekörper eine Länge von 50 mm, eine Dicke von 2 mm und eine Höhe von 8 bis 9 mm. Die Isolierung aus einem isolierendem Kunststoff hatte eine Dicke von 60 u. Die Curietemperatur betrug 1000C.
Gemäß Fig. 6 ergab sich bei der Reihenschaltung des PTC-Massekörpers 7 mit einer Heizwicklung 8 die Temperaturkurve I, bei der die Austrittstemperatur t des Öls zwischen 900C und 750C liegt, wenn das Durchflußvolumen V zwischen 0,5 und 2,5 l/h geändert wird. Der leichte Anstieg der Kurve im Bereich größerer Durchflußmengen beruht darauf, daß der Curiepunkt erreicht und unterschritten wird. Die gestrichelte Kurve II zeigt, welchen Anteil der Temperaturerhöhung auf den PTC-Massekörper 7 zurückzuführen ist. Der zwischen den Kurven befindliche Teil zeigt demnach diejenige Temperaturerhöhung an, die auf die Heizwicklung 8 zurückzuführen ist.
Die Kurve III, bei der die Austrittstemperatur t des Öls um weniger als i 100C um einen bei 800C liegenden Mittelwert schwankt, ergibt sich bei Anwendung eines PTC-Massekörpers, der allein die Beheizung bewirkt.
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Die Heizvorrichtung könnte auch mit einem hohlzylxndrisehen PTC-Massekörper ausgerüstet werden, wobei ein innerer Zweig der Leitung für das Öl Kreisquerschnitt und ein äußerer Zweig Ringquerschnitt hat. Statt ein Metallrohr und eine Isolierung zu verwenden, kann auch ein Rohr aus jsolierendem Material benutzt werden.
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Claims (11)

  1. Patentansprüche
    / 1 *!Zerstäubungsbrenner für Ölfeuerungsanlagen, bei dem die Leitung für die Ölzufuhr zwischen Pumpe und Zerstäubungsdüse mit einer elektrischen, mindestens einen Heizwiderstand aufweisenden Heizvorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand ein sich längs der Leitung (5) erstreckender PTC-Massekörper (7, 7a, 7b) ist, der im Vergleich zu seiner Länge eine geringe Dicke hat und auf mindestens zwei parallel zur Längserstreckung verlaufenden Seiten seiner Oberfläche wärmeleitend außen an Wandabschnitten (16, 17) der Leitung anliegt.
  2. 2. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Massekörper (7, 7a, 7b) die Form einer rechteckigen Scheibe hat und die Wandabschnitte (16, 17) der Leitung (5) zumindest an den beiden Größtflachen (20, 21) der Scheiben anliegen.
  3. 3· Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Heizvorrichtung (6) befindlichen Teile der Leitung (2) zu den Größtflachen (20, 21) der Scheibe parallele Wandabschnitte (16, 17) aufweisen.
  4. 4. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) im Bereich der Heizvorrichtung (6) aus zwei parallelen Zweigen (10, 11) besteht, die je von einer Seite an der Scheibe (7) anliegen.
  5. 5. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) im Bereich der Heizvorrichtung
    (6) einen U-förmigen Querschnitt hat und die Scheibe (7) zwischen den Schenkeln (24, 25) des U angeordnet ist.
  6. 6· Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) im Bereich der Heizvorrichtung (6) einen kammartigen Querschnitt mit mindestens drei Zinken (27, 28, 29, 30) hat und daß mindestens zwei Scheiben (7, 7a, 7b) zwischen je zwei benachbarten Zinken angeordnet sind.
  7. 7. Zerstäubungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) im Bereich der Heizvorrichtung (6) mit einer Packung (14) aus gut wärmeleitenden Körpern gefüllt ist.
  8. 8. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Packung aus Metallkugeln besteht.
  9. 9. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkugeln aus Filterbronze bestehen.
  10. 10. Zerstäubungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen temperaturunabhängiger Heizwiderstand (8) mit dem PTC-Massekörper (7) elektrisch in Reihe geschaltet ist, stromabwärts vom PTC-Massekörper an der Leitung (5) angeordnet ist und einen Widerstandswert in der Größenordnung des Kaltwiderstandswertes des PTC-Massekörpers hat.
  11. 11. Zerstäubungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Massekörper einen Curiepunkt von etwa 100 bis 1100C hat.
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