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Vorrichtung für blfeuerunrsanlagen
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zum Vorwärmen des Heizöls Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
für Ölfeuerungsanlagen zum Vorwärmen des Heizöls, mit einem vom Heizöl durchflossenen
Wärmetauscher.
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Es ist bereits bekannt, bei Ölfeuerungsanlagen das zum Brenner fließende
Heizöl über einen Wärmetauscher zu leiten, in welchem dem Öl aus dem erwärmten Vorlaufwasser
einer Zentralheizungsanlage Wärme zugeführt wird. Eine solche Vorrichtung hat den
Nachteil, daß zum Aufwärmen des Heizöles Heizungswärme entzogen, also der Wirkungsgrad
der Heizungsanlage beeinträchtigt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorwärmvorrichtung
für Heizöl zu schaffen, die eine möglichst gleichbleibende Vorwärmung des Heizöls
während des ganzen Brennerbetriebs gewährleistet, ohne daß dadurch einem von der
Ölfeuerungsanlage versorgten Betriebssystem Energie entzogen werden muß.
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Die gestellte Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Wärmetauscher als auf der Außenseite
des Rauchgasrohres des Heizkessels der Ölfeuerungsanlage angeordnete Rohrwendel
ausgebildet ist, die mit ihrem einen Ende über ein Umschaltventil mit dem Brennerrücklaufkanal
und mit ihrem anderen Ende mit einer Mischkammer verbunden ist, an welche außerdem
der Tankzulaufkanal, der Brennerzulaufkanal und über das Umschaltventil wahlweise
auch der Brennerrücklaufkanal angeschlossen sind.
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In der erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung wird somit die Abwärme
der Ölfeuerungsanlage ausgenützt, und dies in einer Weise, die auch den Wirkungsgrad
der Ölfeuerungsanlage nicht beeinträchtigt. Es ist zwar bereits grundsätzlich bekannt,
die Abwärme von Feuerungsanlagen mit Hilfe von Wärmetauschern auszunutzen. So werden
bei Heizungsanlagen die Rücklauf stränge von Heizwasserleitungen durch das Rauchgasrohr
eines Heizkessels hindurchgeleitet.
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Dadurch werden aber die Zugverhältnisse im Heizraum verändert und
die Abfuhr der Rauchgase behindert. Dies ist bei der erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung nicht der Fall, da die Wärmetauscher-Rohrwendel auf der Außenseite des
Rauchgasrohres angeordnet ist.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe läßt sich noch dadurch erleichtern,
daß erfindungsgemäß der Wärmetauscher über eine einen begrenzten Querschnitt aufweisende
Bypass-Leitung zum Umschaltventil dauernd mit dem Brennerrücklaufkanal verbunden
werden kann. Dadurch wird erreicht, daß über den Bypass immer eine kleinere Menge
Heizöl über den Wärmetauscher läuft und stark aufgeheizt in die Mischkammer gelangt
und dort für eine gleichmäßige Vorwärmtemperatur sorgt.
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Das Umschaltventil läßt sich in Abhängigkeit von der in der Mischkammer
herrschenden Temperatur steuern. Sinkt die Temperatur am Brennerzulauf ab, wird
das Umschaltventil betätigt, damit das gesamte vom Brennerrücklauf kommende Heizöl
vollständig über den Wärmetauscher geleitet und aufgewärmt wird. Sobald die Temperatur
in der Mischkammer einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird das Umschaltventil
wieder betätigt, so daß nur noch über die Bypass-Leitung Heizöl über den Abgas-Wärmetauscher
in die Mischkammer zum Vorwärmen des Heizöls geleitet wird.
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Die am Wärmetauscher durch den intermittierenden Betrieb des Brenners
auftretenden Temperaturschwankungen lassen sich dadurch begrenzen, daß im Rauchgasrohr
eine Rauchgas-Regulierklappe angeordnet wird und der Wärmetauscher an einer zwischen
dem Verbrennungsraum und dieser Rauchgas-Regulierklappe liegenden Stelle angeordnet
ist. Der Wärmetauscher befindet sich somit in einem Abwärme-Rückstaubereich.
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Um auch nach längeren Stillstandszeiten einer Ölfeuerungsanlage vom
Beginn des Brennereinsatzes an die gewünschte Vorwärmung des Heizöles zu haben,
kann die Vorrichtung erfindungsgemäß in der Mischkammer ein über einen Temperaturfühler
und -begrenzer und/oder eine durch das Einschalten des Brenners auslösbare Zeitschaltung
gesteuerter elektrischer Heizkörper angeordnet sein.
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Dieser Heizkörper muß nur in kurzen Startabschnitten und nach längerem
Brennerstillstand eingesetzt werden, so daß die hier benötigte elektrische Zusatzenergie
sehr gering bleibt und durch die durch das Vorwärmen des Öles erzielte bessere Ausnutzung
der Brennstoffenergie weit ausgeglichen wird.
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Zweckmäßig können weitere Maßnahmen an der Mischkammer getroffen werden,
um dort eine möglichst gleichmäßige Mischtemperatur im Heizöl zu halten. Dazu kann
neben einer Wärmeisolation der Mischkammer zur Vermeidung von Wärmeabfuhr der Außenwandung
der Mischkammer in ihrem Innern mindestens teilweise eine Lochwandung vorgesetzt
sein, die mit der Außenwandung einen Mantelraum bildet, in welchen die vom Wärmetauscher
kommende Verbindungsleitung mundet. Das vom Wärmetauscher kommende erhitzte Öl bildet
somit einen Wärmemantel in der Mischkammer, der ein Auskühlen der Mischkammer behindert.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten
Vorrichtung anhand der beiliegenden Prinzipskizzen näher erläutert.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Einzelteile
der Vorwärmvorrichtung und ihre gegenseitigen Verbindungen; Fig. 2 einen schematisierten
Längsschnitt durch eine zylindrische Mischkammer in Vertikalstellung; Fig. 3 einen
schematisierten Querschnitt durch die in Fig. 2 dargestellte Mischkammer in Horizontalstellung.
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Fig. 1 zeigt die Einzelteile der Vorwärmvorrichtung schematisch und
auseinandergezogen dargestellt, um ihren Funktionszusammenhang besser sichtbar zu
machen. Alle Teile können in einem durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten
gemeinsamen Gehäuse 10 in fester vorgegebener Relativstellung zueinander untergebracht
sein, an dessen Außenseite ein Wärmetauscher 11 in Form einer vom Heizöl zu durchfließenden,
auf ein Rauchgasrohr 12 aufschiebbaren Rohrwendel angeordnet ist. Der Wärmetauscher
11 ist an einer Stelle angeordnet, die in Abzugsrichtung der Rauchgase vor einer
im Rauchgasrohr 12 angeordneten, gesteuerten Rauchgasklappe 13 liegt.
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Das Gehäuse 10 hat neben der aus seiner Wandung austretenden Zulaufleitung
14 und der Ablaufleitung 15 des Wärmetauschers 11 Rohr- oder Schlauchanschlußstellen
für eine Tankrücklaufleitung 16, eine Tankzulaufleitung 17,
eine
Brennerzulaufleitung 18 und eine Brennerrücklaufleitung 19. Außerdem sind aus dem
Gehäuse 10 elektrische Verbindungsleitungen 20 für ein elektromagnetisch betätigtes
Umschaltventil 23, sowie elektrische Leitungen 21a, 21b und 22 herausgeführt, die
zu Temperaturfühlern 24 und 25 sowie zu einem elektrischen Heizkörper 32 der Vorrichtung
führen. In Fig. 1 ist auch noch die außerhalb des Gehäuses 10 liegende Brennerpumpe
26 schematisch angedeutet.
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Der Wärmetauscher 11 kann aber ebenfalls im Gehäuse 10 untergebracht
sein, das dann so gestaltet ist, daß das Rauchgasrohr durch das Gehäuse 10 hindurchgeführt
wird.
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Die Mischkammer 27, das Umschaltventil 23 und die Verbindungsleitungen
sind dann ringförmig um das Rauchgasrohr angeordnet.
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Im Innern des Gehäuses 10 ist eine Mischkammer 27 in einem kreiszylindrischen
Behälter 28 ausgebildet, der im Innern eine vorgesetzte Lochwandung 29 aufweist,
die mit der Außenwandung des Behälters einen Ringraum 30 begrenzt.
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Der kreiszylindrische Behälter 28 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel
vertikal angeordnet. In seiner unteren Stirnwandung 31 ist ein elektrischer Heizkörper
32 exzentrisch eingesetzt. In seiner Nähe befindet sich einer der Temperaturfühler
24. Der elektrische Heizkörper 32 muß immer von dem zu erwärmenden Heizöl bedeckt
sein. Durch seine exzentrische Anordnung läßt sich dies auch bei einer horizontalen
Ausrichtung des die Mischkammer 27 umschließenden Behälters 28 gewährleisten, wie
Fig. 3 zeigt.
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Die Zulaufleitung 17, über welche das vorzuwärmende Heizöl aus einem
nicht dargestellten Vorratstank zugeleitet wird, mündet im oberen Bereich des Behälters
28 in die Mischkammer 27. Ebenfalls im oberen Bereich des Behälters 28 ist in dessen
Außenwandung eine Anschlußöffnung 33 für die Rücklaufleitung 15 des Wärmetauschers
11 angeordnet, so daß das über die Rücklaufleitung 15 zufließende, im Wärmetauscher
11 erwärmte Öl in den Ringraum 30 des Behälters 28 und von dort durch die Lochwandung
29 in den Mischraum 27 gelangt. Im unteren Bereich des Behälters 28, in welchem
auch der elektrische Heizkörper 32 angeordnet ist, ist ein Ablauf 34 ausgebildet,
über welchen Öl aus der Mischkammer 27 in die Brennerzulaufleitung 18 gelangt. Ebenfalls
in der unteren Hälfte des Behälters 28 ist eine Leitung 35 angeschlossen, die zum
einen Ausgang des Umschaltventils 23 führt, an dessen anderen Ausgang die Zulaufleitung
14 zum Wärmetauscher 11 angeschlossen ist. An den einzigen Eingang des Umschaltventiles
23 ist die Brennerrücklaufleitung 19 angeschlossen.
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Eine Bypass-Leitung 36 mit relativ kleinem Querschnitt verbindet dauernd
die Brennerrücklaufleitung 19 mit der Zuleitung 14 zum Wärmetauscher 11 und überbrückt
somit das Umschaltventil 23. Von der in den Behälter 28 mit der Nischkammer 27 führenden
Ablaufleitung 15 des Wärmetauschers 11 ist die Tankrücklaufleitung 16 über ein Rückschlagventil
38 und eine Drosselstelle 37 abgezweigt. Eine gleichartige Drosselstelle 37a ist
in die Verbindungsleitung zwischen Umschaltventil 23 und Behälter 28 eingebaut.
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Das in der Mischkammer 27 befindliche Heizöl wird vor dem Start der
Brennerpumpe 26 mittels des elektrischen Heizkörpers
32 auf ca.
800C aufgeheizt. Der Temperaturfühler 24 titer im einzelnen nicht dargestellten
Temperaturbegrnzungsschaltung überwacht die Aufheiztemperatur und sorgt für ein
rechtzeitiges Abschalten des elektrischen Heizkörpers 32 vor einer Überhitzung des
Heizöls. Der ikrrXsche Heizkörper 32 kann aber auch über eine Zeitschaltung gesteuert
betätigt werden. Die Brennerpumpe 26 liefert das in der Mischkammer 27 vorgewärmte
Heizöl in den Brenner der Ölfeuerungsanlage. Das abgekühlte Heizöl, das sich in
den Leitungen der Vorrichtung befindet, wird bei arbeitender Brennerpumpe 26 über
das Umschaltventil 23 aus der Brennerrücklaufleitung 19 über die Zuleitung 14 in
den Wärmetauscher 11 geleitet, wo es durch die Abwärme der Rauchgase aufgeheizt
wird und über die Ableitung 15 erwärmt in den Behälter 28 mit der Mischkammer 27
gelangt. Sobald der Wärmetauscher 11 nach der Aufheizung des Rauchgasrohres 12 erwärmtes
Öl in die Mischkammer 27 liefert, wird das Magnetventil 23 umgeschaltet, so daß
das Öl aus dem Brennerrücklauf 19 über die Leitung 35 direkt in die Mischkammer
27 gelangt und nur noch ein kleiner Ölstrom über die Bypass-Leitung 36 in den Wärmetauscher
gelangt. Diese im Wärmetauscher 11 entsprechend stark erhitzte kleinere Ölmenge
reicht bei Normalbetrieb einer Ölfeuerungsanlage aus, das Heizöl in der Mischkammer
27 auf einer gewünschten Vorwärmtemperatur zu halten. Sollte die am Auslauf 34 zur
Brennerzulaufleitung 18 durch den Temperaturfühler 25 überwachte Temperatur trotzdem
absinken, wird das Umschaltventil 23 erneut betätigt, so daß es die Verbindungsleitung
35 sperrt und den gesamten Brennerrücklauf aus der Brennerrücklaufleitung 19 in
die Zulaufleitung 14 zum Wärmetauscher 11 leitet.