DE3049515A1

DE3049515A1 - Brennerantrieb, insbesondere fuer hochdruckreiniger

Info

Publication number: DE3049515A1
Application number: DE19803049515
Authority: DE
Inventors: Paul Ing.(grad.) 7972 Isny Roth
Original assignee: Motan GmbH
Current assignee: Motan GmbH
Priority date: 1980-12-30
Filing date: 1980-12-30
Publication date: 1982-07-29
Also published as: NL8105854A; FR2497324A1; BR8108485A

Description

Patentanwalt

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MOTAN Gesellschaft mit beschränkter Haftung A 36 977/beu

Max-Eyth-Weg 42

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Brennerantriet», insbesondere für Hochdruckreiniger

Die Erfindung bezieht sich auf einen Brennerantrieb, insbesondere für Hochdruckreiniger.

Derartige Brennerantriebe werden zur Zubereitung großer Wassermengen in einem Durchlauferhitzer verwendet. Das Gebläse fördert die für eine Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft in die Brennkammer des Brenners, wo die Mischung des Brennstoffes_/ z. B. Gas mit Luft sowie die Verbrennung erfolgt. Die heißen Abgase durchströmen eine Wärmetauscher, dem das erwärmte Wasser entnommen werden kann.

Die Schalteinrichtung steht unter anderem mit einem Luftdruckwächter, einem Temperaturbegrenzer, einem Strömungsschalter und einem Magnetventil in Verbindung. Bei Ausbleiben des erforderlichen Luftdrucks und der Mindestfließwassermenge oder bei überschreiten der Temperatur schaltet die Schalteinrichtung selbsttätig die Gaszufuhr ab. Ähnlich wird durch die Schalteinrichtung bei Wasserentnahme der Brenner gestartet. Wird die Wasserentnahme gesperrt, so wird über den Strömungsmesser der Brennerantrieb abgeschaltet, wobei auch der das Gebläse antreibende Motor stillgesetzt wird und der Gebläsestrom abreißt. Bei einer folgenden Inbetriebnahme des Brenners wird aufgrund einer sich auf den Brennkammerwänden niederschlagenden Kondensation sowie durch die sich noch in der Brennkammer befindlichen Abgase der Wiederanlauf des Brenners erschwert. Insbesondere bei kurzen Betriebs-

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pausen, wie sie bei Hochdruckreinigern sehr oft auftreten, wird aufgrund einer Kondensationsbildung und ähnlicher Störungen der Brenner erst erheblich zeitverzögert eingeschaltet, so daß die Erwärmung des Wassers während dieser Anlaufphase ungenügend ist. Hierzu wurde bereits vorgeschlagen, die Wasserentnahme erst dann freizugeben, wenn der Brenner wieder gestartet ist. Dies führt jedoch zu unerwünschten Pausen während eines Arbeitsvorgangs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brennerantrieb zu schaffen, dessen Anlaufphase, insbesondere nach kurzen Betriebspausen, wesentlich verringert ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Wird nach einer ersten Inbetriebnahme der Brennerantrieb abgeschaltet, so ist das Gebläse* aufgrund der weiter antreibenden Schwungmasse auch bei Stillstand des Motors weiter in Betrieb, wodurch ein Nachbelüften der Brennkammer erfolgt. Bei kurzen Unterbrechungen, die nicht über die Nachlaufzeit der Schwungmasse hinausgehen dürfen, ist also die Brennkammer sofort wieder betriebsbereit, da ja der Gebläsestrom nicht aussetzt. Gleichzeitig werden bei längeren Unterbrechungen durch den nach/stillstand des Brenners bestehenden Gebläsestrom die Brennkammer bzw. der Wärmetauscher des Durchlauferhitzers belüftet und ausgetrocknet. Weiterhin werden durch die zwangsweise Nachbelüftung die noch in der Brennkammer befindlichen Abgase durch die nachströmende Luft herausgespült, so daß für eine folgende Startphase optimale Bedingungen gegeben sind.

Vorteilhafterweise ist die Schwungmasse eine Schwungscheibe, die mit einem Freilauf auf der Antriebswelle des Motors angeordnet ist. Der Umfang der Schwungscheibe kann direkt zur Auflage eines Riemens verwendet werden, der das Gebläse auch nach Stillstand des Motors für ein bestimmtes Zeitintervall antreibt. Die Schwungmasse ist vorteilhafterweise so bestimmt, daß nach Stillstand des Brenners mindestens die 5-fache Menge des Brennkammervolumens

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an Luft in die Brennkammer gefördert wird. Selbstverständlich sind jedoch auch größere Nachspülmengen an Luft möglich. Vorteilhafterweise ist das Zeitintervall so ausgelegt, daß es mindestens 30 Sekunden beträgt. Hierbei sind jedoch auch entsprechend den Einsatzbedingungen des Brennerantriebs Variationen möglich. Wenn z. B. der Brennerantrieb vorzugsweise in Arbeitszyklen eingesetzt wird, wo Betriebspausen von in der Regel 45 Sekunden vorkommen, ist eine entsprechende Erhöhung des Zeitintervalls an die gesonderten Einsatzbedingungen vorteilhaft.

Vorteilhafterweise hat der Motor eine durchgehende Antriebswelle, auf derem ersten Ende die Schwungmasse und auf derem anderen Ende eine Antriebsvorrichtung für die Pumpe angeordnet ist. Diese Anordnung ersetzt vorteilhafterweise eine relativ komplizierte und aufwendige elektronische Steuerung, die bisher zur Kopplung der Pumpe mit dem Gebläse verwendet wurde.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Hoch

druckreinigers ,

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm einer Steuerung.

Das in Fig. 1 schematisch gezeigte Hochdruckreinigungsgerät wird von einem Motor 2 mit einer durchgehenden Antriebswelle 3 angetrieben. Auf einem Ende der Antriebswelle 3 ist eine Riemenscheibe 4 aufgesetzt, die über Keilriemen 5 eine Antriebsscheibe 6 einer Hochdruckpumpe 7 antreibt. Andere kraftübertragende Kopplungen zwischen Motor und Hochdruckpumpe sind ebenfalls möglich.

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Auf dem anderen Ende der Antriebswelle 3 ist mittels eines Freilaufs (nicht dargestellt) eine Schwungscheibe 8 angeordnet, auf deren Außenumfang ein Riemen 9 aufgelegt ist, der ein Gebläse

10 antreibt. Das Gebläse 10 speist die Brennkammer 11 eines Brenners 12.

Durch die Verwendung eines Antriebsmotors 2 mit vorzugsweise einer durchgehenden Welle 3 zum Antrieb der Hochdruckpumpe 7 und des Gebläses 10 ist eine ansonsten verwendete, sehr aufwendige elektronische Steuerung ersetzt. Durch diese einfache Kopplung, die sehr wartungsfreundlich ausgelegt ist, sind die aufgrund einer aufwendigen, elektronischen Steuerung auftretenden Fehler weitgehend vermieden. Weiterhin ist die gezeigte Ausführung mit nur einem Antriebsmotor kostengünstiger.

Die Hochdruckpumpe 7 fördert Wasser unter hohem Druck über eine Leitung 13 in einen Durchlauferhitzer 14, der der Brennkammer

11 nachgeordnet ist. Die heißen Abgase aus der Brennkammer 11 durchströmen den Durchlauferhitzer 14 und werden über einen Abgassammler 15 abgeführt. Beim Durchströmen des Durchlauferhitzers 14 erwärmen die Abgase das durchströmende Wasser, das über ein nicht näher dargestelltes Ventil 17 dem Durchlauferhitzer 14 entnommen werden kann. Im Ausführungsbeispiel wird das Wasser über eine Spritzpistole 16 entnommen, in deren Handgriff das Ventil 17 angeordnet ist.

Eine Schalteinrichtung 18 zur Überwachung und Steuerung des Brennerantriebs ist unter anderem verbunden mit einem Magnetventil 19 in der Gaszuführung 20 des Brenners 12, mit einem Zündtrafo 21, mit einem Hochdruckschalter 22, mit einem Druckschalter 23, mit einem Strömungsschalter 24 sowie mit einem Temperaturwächter 25.

Über den Zündtrafo 21 wird der Brenner 12 über eine Startleitung 26 gezündet; der Hauptdruckschalter 22, der Druckschalter 23, der Strömungsschalter 24 und der Temperaturwächter 25 liegen mit ihren Kontakten im elektrischen Steuer- und Überwachungskreis

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- η -28 der Schalteinrichtung 18.

Der Strömungsschalter 24 ist in der Zuführung zum Durchlauferhitzer 14 in der Wasserleitung 13 angeordnet/ während der Temperaturwächter 25 seinen Fühler am Ausgang des Durchlauferhitzers an der Wasserleitung 13 hat.

Der Hochdruckschalter 22 ist auf nicht näher dargestellte Weise mit der Wasserleitung 13 verbunden, deren Druck er mißt.

Ein zweites Kontaktpaar des Hochdruckschalters 22 ist weiterhin im Hauptstromkreis 27 des elektrischen Antriebsmotors 2 vorgesehen.

Der gezeigte Brennerantrieb arbeitet wie folgt: . — - __...

Nach dem Einschalten des Hauptschalters bzw. Geräteschalters 1 läuft der Motor 2 an. Die Hochdruckpumpe 7 fördert Wasser über die Leitung 13 durch den Durchlauferhitzer 14 zur Spritzpistole

16 und erhöht dabei den Wasserdruck. Bei geschlossenem Ventil

17 der Spritzpistole 16 wird die Pumpe durch den Hochdruckschalter 22 nach Erreichen einer einstellbaren Druckschwelle abgeschaltet.

Wird das Ventil 17 der Spritzpistole 16 geöffnet, sinkt der Wasserdruck ab, der Hochdruckschalter 22 schließt wieder den HauptStromkreis 27, wodurch der Motor 1 anläuft und die Hochdruckpumpe 7 erneut antreibt, die daraufhin wieder Wasser zur Spritzpistole 16 fördert. Die etwa konstant geförderte Wassermenge wird durch den Strömungsschalter 24 überwacht, dessen Kontakte bei ausreichender Strömung in der Wasserleitung 13 geschlossen sind.

Während des Pumpen- bzw. Motorlaufs wird über die Antriebswelle und den nun kraftübertragenden Freilauf (nicht dargestellt) auch die Schwungscheibe 8 angetrieben, deren aufliegender Riemen 9 das Gebläse 10 antreibt, das Luft in die Brennkammer 11 fördert. Der

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in der Brennkammer 11 durch die einströmende Luft erzeugte statische Druck wird über eine Rohrleitung 30 den Druckschalter 22 schließen, wodurch der Steuer- und Uberwachungskreis 28 geschlossen wird, da alle anderen darin angeordneten Unterbrecher ebenfalls geschlossen sind. Die Schalteinrichtung 18 setzt darauf die Zündung über den Zündtrafo 21 und die Startleitung 26 sowie die Gaszufuhr über das Magnetventil 19 und die Leitung 20 in Betrieb, so daß der Brenner anläuft und seine Arbeit aufnimmt. Sollte aufgrund einer Betriebsstörung trotz Gaszufuhr keine Zündung erfolgen, so bewirkt der Ionisationseffekt über die Störleitung 29 eine Störabschaltung. Eine Wiederzündung des Gasluftgemisches erfolgt erst nach Entriegelung einer nicht dargestellten Entstörtaste.

Durch die; Uberwachungselemente (Hochdruckschalter 227 Druckschalter 23, Strömungsschalter 24 und TemperaturwächteB- 25) wird bei evtl. Betriebsstörungen der Brenner sofort abgeschaltet. So wird bei Ausbleiben des erforderlichen Luftdruckes oder der Mindestfließwassermenge oder beim Überschreiten einer bestimmten Austrittstemperatur die Schalteinrichtung 18 die Gaszufuhr bzw. die Zündung abstellen.

Wird nun das Ventil 17 der Spritzpistole 16 geschlossen, so steigt der Druck im Wasserkreislauf 13 rapide an. Der Hochdruckschalter 22 sowie der Strömungsschalter 24 öffnen ihre Kontakte, wodurch der Hauptstromkreis 27 sowie der Steuer- und Überwachungsstromkreis 28 geöffnet werden. Hierdurch wird der Antriebsmotor 2 stromlos, so daß die Hochdruckpumpe 7 zum Stillstand kommt; der geöffnete Steuer- und Überwachungskreis 28 bewirkt über die Schalteinrichtung 18 ein Abschalten der Zündung des Gasbrenners sowie der Gaszufuhr.

Die Antriebswelle 3 des Motors 2 kommt aufgrund der kraftschlüssig angeschlossenen Hochdruckpumpe 7 relativ schnell zum Stillstand, während, begünstigt durch das schnelle Abbremsen der Antriebswelle 3 durch die Hochdruckpumpe 7, die Schwungscheibe 8 aufgrund des

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angeordneten Freilaufs weiterdreht und das Gebläse 10 weiter antreibt. Die Rotationsenergie der Schwungscheibe ist so ausgelegt, daß sie in ca. 30 Sekunden durch die abgegebene Gebläseleüung und durch die auftretenden Verlustleistungen (Reibung im Freilauf, im Kugellager, am Riemen 9) aufgezehrt wird und die Schwungscheibe 8 zum Stillstand kommt.

Nach dem Abschalten des Brennerantriebs erfolgt daher ein Nachbelüften der Brennkammer, die etwa das 5- bis 10-fache des Brennkammervolumens beträgt. Es ist somit sichergestellt, daß bei kurzen Betriebsintervallen eine wirksame Belüftung des Durchlauferhitzers 14 bzw. dessen Wärmetauschers erreicht wird, so daß eine Kondensation verhindert wird. Bei derartigen Unterbrechungen wird durch den weiteren Gebläseluftstrom die Brennkammer 11 bzw. der Wärmetauscher 14 und die im Brenner 12 auftretende Abgassammlung belüf-foet und austrocknet.

Weiterhin ist, was insbesondere bei Hochdruckreinigungsmaschinen von Vorteil ist, nach kurzen Unterbrechungen die Brennkammer sofort wieder betriebsbereit, da ja der Gebläsestrom nicht aussetzt und daher auch der Druckschalter 23 geschlossen bleibt. So werden insbesondere bei Reinigungsvorgängen mit einem Hochdruckreiniger bei kurzen Unterbrechungsintervallen die zeitraubenden Anlaufphaser des Brenners vermieden und eine Wasserabgabe mit etwa gleichbleibender Temperatur ermöglicht.

Um bei Anlaufphasen eine ausreichende Belüftung der Brennkammer 11 zu erzielen, kann in die Rohrleitung zum Druckschalter 23 vorteilhafterweise eine Drossel 31 vorgesehen sein, so daß erst zeitverzögert nach Aufbau des erforderlichen Betriebsdruckes der Brenner gezündet wird.

In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm der Betriebsdauer der wichtigsten Elemente des Brennerantriebs gezeigt. Wie daraus zu ersehen ist, wird die Pumpe 7, das Gebläse 10 und der Strömungsschalter 24 gleic zeitig eingeschaltet. Nach einer gewissen Laufzeit ti des Gebläses 10 hat sich ein entsprechender Druck in der Brennkammer aufgebaut, so daß der Druckschalter 23 anspricht, wobei bei dem Schließen

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seiner Kontakte über die Steuereinrichtung 18 gleichzeitig das Brennermagnetventil 19 geöffnet wird.

Wird das Ventil 17 wieder geschlossen, so wird der Strömungsschalter 24 etwa gleichzeitig den Steuer- und Uberwachungskreis 28 öffnen, so daß das Brennermagnetventil 19 und aufgrund des öffnens des Hochdruckschalters 22 der Motor 2 und somit die Pumpe 7 außer Betrieb gesetzt wird. Das Gebläse 10 wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich, aufgrund der Rotationsenergie der Schwungscheibe 8 für ein Zeitintervall t2 weiter angetrieben. Zum Schluß dieses Zeitintervalls t2 wird der Druck in der Brennkammer 11 jedoch so weit absinken, daß der Druckschalter 23 ebenfalls öffnet.

Die Nachlaufzeit t2 des Gebläses kann je nach Einsatzbedingungen des Hochdruckreinigers bzw. des Brennerantriebes durch Änderung der maximalen Rotationsenergie der Schwungscheibe 8 (Änderung der Masse, Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit) variiert werden. Hierbei soll während dem Zeitintervall t2 der Brennkammer 11 mindestens die ca. 5-fache Menge seines Brennkammervolumens an Luft zugeführt werden. Die Bemessung der Nachlaufzeit t2 der Schwungscheibe 8 ist also auch von der Leistung des Gebläses 10 abhängig.

Der erfindungsgemäße Brennantrieb ist ohne wesentliche Änderungen auch bei normalen Durchlauferhitzern verwendbar, so auch als Schwimmbadheizer oder ähnliches.

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Claims

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Patentansprüche

Brennerantrieb, insbesondere für Hochdruckreiniger, bestehend aus einem Brenner, einem von einem Motor angetriebenen Gebläse und einer den Motor und den Brenner steuernden und überwachenden Schalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (10) vom Motor (2) über eine Schwungmasse (8) angetrieben ist, die über eine in Antriebsrichtung kraftübertragende Freilaufvorrichtung mit dem Motor (2) antriebsverbunden ist.
2. Brennerantr-ieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse eine Schwungscheibe (8) ist, die mit einem Freilauf auf der Antriebswelle (3) des Motors (2) angeordnet ist.
3. Brennerantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse (8) nach Stillstand des Motors (2) das Gebläse (10) für ein bestimmbares Zeitintervall (t2) weiter antreibt.
4. Brennerantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall (t2) mindestens 30 Sekunden beträgt.
5. Brennerantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (10) während des Zeitintervalls (t2) mindestens die 5-fache Menge des Brennerkammervolumeis fördert.

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6. Brennerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) zusätzlich eine Pumpe (7) antreibt.
7. Brennerantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) kraftschlüssig mit der Welle (3) des Motors (2) antriebsverbunden ist.
8. Brennerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (2) eine durchgehende Antriebswelle

(3) hat, auf derem ersten Ende über eine Freilaufvorrichtung die Schwungmasse (8) und auf derem anderen Ende eine Antriebsvorrichtung (4, 5) für die Pumpe (7) angeordnet ist.
9. Brennerantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe eine Hochdruckpumpe (7) ist.
10. Brennerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckschalter (23) im Steuer- und Uberwachungskreis (28) der Schalteinrichtung (18) vorgesehen ist, der über eine Drossel (31) den statischen Druck in der Brennkammer (11) erfaßt.

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