DE3309301A1 - Kleinoelbrenner - Google Patents
KleinoelbrennerInfo
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
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- F23D11/24—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space
- F23D11/26—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space by pressurisation of the fuel before a nozzle through which it is sprayed by a substantial pressure reduction into a space with provision for varying the rate at which the fuel is sprayed
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Description
Kleinölbrenner
10
Die Erfindung "betrifft einen Kleinölbrenner für einen
stündlichen öldurchsatz im Bereich unter 5 kg mit
einem einem Wärmetauscher zugeordneten Düsenkopf, der mindestens eine an eine Ölversorgung angeschlossene,
auf einem zentral angeordneten, an einem Düsenstock festlegbaren Düsenhalter aufgenommene Einspritzdüse
und ein die Halterung der Einspritzdüse unter Bildung eines an eine Luftversorgung angeschlossenen Verbrennungsluftkanals
umfassendes äußeres Brennerrohr aufweist.
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-r-
Hochdruckölbrenner, die mit einer sog. Drall- bzw.
Siraplexdüse ausgerüstet sind, arbeiten bei fest eingestelltem Öldruck und bei konstantem Düsenquerschnitt
mit nahezu unveränderlichem öldurchsatz. Der für die optimale Verbrennung erforderliche Luftvolumenstrom
wird entsprechend der maximal erwünschten öldurchsatzmenge abgestimmt und fest eingestellt.
Der Teillastbetrieb wird hierbei über die Einschaltdauer des Brenners geregelt. Das Ein- und Ausschalten
des Brenners erfolgt meist über thermostatisch gesteuerte Zweipunktregler am Wärmetauscher bzw. an
einem entsprechenden Verbraucher. Da das Betriebsverhalten des Brenners bestimmend ist für den Anlagewirkungsgrad
des Wärmeerzeugers ist der bei VoIllast erzielbare Wirkungsgrad im Teillastbetrieb nicht
erreichbar. In diesem Zusammenhang ist davon auszugehen, daß in den Stillstandzeiten die Bereitstellungsverluste
des Wärmeerzeugers den Jahresnutzungsgrad der Anlage mindern. Zusätzliche Einschränkungen
des Wärmeverbrauchs verringern die Brennereinschaltzeiten weiter und erhöhen damit auch die Auskühlverluste.
Ferner ist davon auszugehen, daß bei jedem Anfahr- und Abschaltvorgang des Brenners erhöhte
Eußbildurig und umweltbelastende Abgasemissionen erzeugt werden. Beim Zünden des Brennstoff-Luftgemisches
kommt es durch schlagartige Ausdehnung der Heizgase infolge der plötzlichen Erwärmung zu einem Anfahrstoß
mit anschließenden Druckschwingungen in der Brennkammer, die zu Instabilitäten der Verbrennung führen
und die Schadstoffemission stark erhöhen können.
Es sind zwar auch schon Hochdruck-Ölbrenner in Gebrauch,
bei denen der öldurchsatz und der Luftdurchsatz last-
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abhängig steuerbar sind. Hierbei handelt es sich jedoch um vergleichsweise große Brenner mit einem vergleichsweise
hohen stündlichen öldurchsatz, bei denen die Baugröße der Steuerungseinrichtung daher keine
nennenswerte Rolle spielt. Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist eine an einen ölvorlauf und
einen ölrücklauf angeschlossene Rücklaufdüse vorgegeeehen.
Im Bereich des ölrücklaufs ist hier ein Druckregelventil angeordnet, mittels dessen der Brennstoffdurchsatz
durch die Einspritzdüse über den Rücklauddruck einstellbar ist. Der Ventilstößel des Druckregulierventils
wird durch einen Schwenkhebel betätigt, der eine mittels eines lastabhängig betätigbaren
Stellmotors verstellbare Nockenscheibe abgreift. Auf der die Nockenscheibe aufnehmenden Motorwelle ist
gleichzeitig eine kammartige Schrägkulisse angeordnet, die in eine zugeordnete, mit einer Luftklappenwelle
verbundene Gabel eingreift. Diese Steuereinrichtung ist hierbei im Hinblick auf den erforderlichen Platzbedarf
außerhalb des Düsenkopfes angeordnet. Nachteilig hierbei ist nicht nur der durch die hier erforderliche
Rücklaufdüse verursachte Bauaufwand sowohl für die Bewerkstelligung eines einen ölvorlauf und einen
ölrücklauf enthaltenden ölkreislaufs als auch für die
Abdichtung zwischen ölvorlauf und ölrücklauf. Ein besonderer
Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht vielmehr in der Baugröße der Steuereinrichtung, die
offenbar intern, d.h. innerhalb des Düsenkopfes, nicht unterzubringen ist und eine externe Anordnung erfordert.
Eine derartige Anordnung erfordert jedoch nicht nur eine Änderung der bisherigen Konzeption von Brennern
ohne lastabhängige Steuerung des öl- und Luftdurchsatzes, was zu einem hohen baulichen Aufwand führt,
sondern ist bei Kleinölbrennern gar nicht mehr unter-
zubringen.
Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kleinölbrenner eingangs
erwähnter Art zu schaffen, der einen vergleichsweise hohen Gesamtwirkungsgrad und niedrige Abgasemissionswerte
aufweist und der dennoch einen vergleichsweise geringen baulichen Aufwand und praktisch keine Änderung
der Rundkonzeption gattungsgemäßer Anordnungen erfordert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch bei einem Kleinölbrenner eingangs erwähnter
Art der öldurchsatz durch die Einspritzdüse, die als rücklauflose Drall- bzw. Simplexdüse mit konstantem
Düsenquerschnitt ausgebildet ist, und der zum momentanen
öldurchsatz gehörende Luftdurchsatz durch das Brennerrohr lastabhängig steuerbar sind, wobei der
Luftdurchsatz durch das Brennerrohr durch eine Axialbewegung eines im Düsenkopf axial bewegbar angeordneten,
gemäß einer zumindest den lastabhängig veränderbaren Druck des Öls im Bereich des zur Einspritzdüse,
hinführenden Strömungswegs enthaltenden bzw. in den Öldruck eingehenden lastabhängigen Funktion entgegen
einer Rückstellkraft verschiebbaren Stellglieds einstellbar ist.
Diese Maßnahmen ergeben in vorteilhafter Weise eine in die bisherigen Konstruktionen gängiger Kleinölbrenner
integrierbare Steuereinrichtung zur lastabhängigen Steuerung des öl- und Luftdurchsatzes. Dadurch,
daß das Stellglied hier innerhalb des Brsnnerrohrs angeordnet ist, ergibt sich eine sehr kompakte
Anordnung, bei der in vorteilhafter Weise eine feste
330930'
Verbindung des Stellglieds mit einem entsprechenden Schieber zur Steuerung des Luftdurchsatzes und eine
entsprechende Abstützung des Stellglieds an einem entsprechenden Schieber zur Steuerung deι öldurchsatzes
möglich ist, so daß durch Veränderung der einen Größe automatisch auch die andere Größe entsprechend
nachgeführt wird. Die hier zur Verwendung kommende Simplexdüse ist nicht nur billig und wartungsfreundlich
sondern ermöglicht gleichzeitig auch eine Vorlaufsteuerung des Öls, die ihrerseits
auf einfache Weise die Möglichkeit eines Abgleichs mit der erforderlichen Bewegung des Stellglieds bietet.
Die mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen erreichte Angleichung des Luftdurchsatzes an den momentanen
öldurchsatz ergibt auch bei niedrigem öldurchsatz eine annähernd stöchiometrische Verbrennung ohne größeren
Luftüberschuß und damit eine vollständige Ausnutzung des Brennstoffs ohne Unterkühlung der Brenngase.
Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet somit ersichtlieh nicht nur bei Vollast mit einem vergleichsweise
guten Wirkungsgrad, sondern auch bei Teillast. Infolge der lastabhängigen Steuerung des öl- und Luftdurchsatzes
läßt sich eine hohe Einschaltdauer erreichen, womit Auskühlungsverluste und eine Temperaturwechselbeanspruchung
praktisch nicht zu befürchten sind und vergleichsweise niedrige Abgastemperaturen erreicht
werden. Infolge der laufenden lastabhängigen Durchsatζsteuerung wird gleichzeitig sichergestellt,
auch
daßtfdie Abstrahlungsverluste verhältnismäßig gering sind. Anfahrvorgänge mit den hiermit verbundenen Nachteilen sind daher selten. Die hier in vorteilhafter Weise unter Beibehaltung bzw. Steigerung des Vollastwirkungsgrads gelungene Anpassung der momentanen Bren-• nerleistung an einen momentanen Bedarf, der vorteilhaft durch Erfassung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit im
daßtfdie Abstrahlungsverluste verhältnismäßig gering sind. Anfahrvorgänge mit den hiermit verbundenen Nachteilen sind daher selten. Die hier in vorteilhafter Weise unter Beibehaltung bzw. Steigerung des Vollastwirkungsgrads gelungene Anpassung der momentanen Bren-• nerleistung an einen momentanen Bedarf, der vorteilhaft durch Erfassung der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit im
Wärmetauscher feststellbar ist, ergibt somit einen aus- :|
gezeichneten Gesamtwirkungsgrad. Die Steuerung des mo- .f
mentanen öl- und Luftdurchsatzes, also der Energiezu- "!
fuhr zum Wärmetauscher kann dabei einfach so erfolgen,
daß die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit um einen Nullpunkt pendelt r wobei die zugeführte Energie in etwa der 1 abgenommenen Energie entspricht. Die vorstehenden Aus- ν führungen zeigen, daß die Erfindung die ihr gestellte r Aufgabe mit - einfachen und kostengünstigen Mitteln löst f\ und damit eine ausgezeichnete Gesamtwirtschaftlichkeit t bietet. P
daß die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit um einen Nullpunkt pendelt r wobei die zugeführte Energie in etwa der 1 abgenommenen Energie entspricht. Die vorstehenden Aus- ν führungen zeigen, daß die Erfindung die ihr gestellte r Aufgabe mit - einfachen und kostengünstigen Mitteln löst f\ und damit eine ausgezeichnete Gesamtwirtschaftlichkeit t bietet. P
In vorteilhafter Weiterbildung der übergeordneten Maß- |>
nahmen kann dabei der öldurchsatz durch laufende last- |?
abhängige Beeinflussung des Drucks und der.Temperatur \
des an der Einspritzdüse anstehenden Öls steuerbar sein, ϊ
wobei der der höchsten einstellbaren öltemperatur und |
dem niedrigsten einstellbaren Öldruck zugeordnete öl- , . j
durchsetz zweckmäßig so gewählt sein soll, daß eine [;
ausreichende Zerstäubungsfeinheit gewährleistet ist. ?:
Hierbei lassen sich somit eine Überlagerung zweier I
praktisch gleichgerichteter Punktionen und damit eine f
besonders starke Drosselung des öldurchsatzes bei Teil- ?
last und infolge dessen eine besonders hohe Einschalt- ;
dauer und besonders niedrige Abgastemperaturen und damit -:
ein besonders guter Wirkungsgrad erreichen. Gleichzeitig I
lassen sich hierdurch auch die Startschwierigkeiten be- ·ΐ
seitigen, da beim Zünden des Öl-Luftgemisches Teillast- i
Minimallastbedingungen mit kleinem Heizgasvolumen vor-. )■·
liegen und somit Pulsationen der Heizgase in der Brenn- }
JO kammer praktisch vernachlässigbar sind. Es ist zwar be- .· I
kannt, daß die Viskosität von Heizöl mit zunehmender
Temperatur abnimmt und daß«Bei der Durchsatz durch eine
Düse mit zunehmender öltemperatur ebenso fällt wie mit
abnehmendem Öldruck. Diese Erkenntnis wurde bisher jedoch
Temperatur abnimmt und daß«Bei der Durchsatz durch eine
Düse mit zunehmender öltemperatur ebenso fällt wie mit
abnehmendem Öldruck. Diese Erkenntnis wurde bisher jedoch
ledig- · Γ
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lieh dazu genutzt, um Start- und Betriebsprobleme bei
den bekannten Kleinölbrennern mit Zweipunktbetrieb zu
verbessern. So konnte mit Erhöhung der öltemperatur
unmittelbar vor der Zerstäuberdüse mittels einer eingebauten Heizvorrichtung die Viskosität so beeinflußt
werden-, daß der gewünschte öldurchsatz bei
gleicher Zerstäubungsfeinheit mit einer vergleichsweise größeren Düsenbohrung durchgeführt werden konnte,
wie die DE-OS 27 19 575 zeigt.
Zur lastabhängigen Steuerung des Luftdurchsatzes kann im Bereich des Ströamgswegs der Verbrennungsluft mindestens
eine Drosselstelle vorgesehen sein, die durch eine im Bereich des Brennerrohrs vorgesehene ELnschnürung
und eine hiermit zusammenwirkende, am Stellglied festlegbare Blende gebildet wird. Diese Maßnahmen ergeben
ersichtlich eine höchst einfache und übersichtliche und dennoch kompakte Bauweise· Zweckmäßig kann
dabei im Falle einer Aufteilung des das Brennerrohr durchsetzenden Luftstroms in einen eine Luftaustrittsseitig
angeordnete Stauscheibe durchsetzenden Primärluftstrom und einen die Stauscheibe umströmenden Sekundärluft
strom lediglich dieser lastabhängig einstellbar sein. Bei geringem Luftdurchsatz erhöht sich somit
der Primärluftanteil, was in vorteilhafter Weise eine gute Veraebelung ergibt.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der übergeordneten Maßnahmen kann darin bestehen, daß das Stellglied
mittels einer beweglichen Begrenzung einer Druckkammer verschiebbar ist · Diese Lösung gestattet in
vorteilhafter Weise eine druckabhängige und/oder eine temperaturabhängige Verschiebung des Stellglieds.
In weiterer bevorzugter Fortbildung dieser Maßnahmen
kann die Druckkammer im Bereich zwischen Düsenstock und Düsenhalter angeordnet sein, wobei das Stellglied
über die vorzugsweise konzentrisch zur Düsenachse angeordnete Druckkammer an einem stationären Teil des
Düsenkopfes abgestützt sein kann. Diese Maßnahmen ergeben eine sehr kompakte Anordnung, die sich in
vorteilhafter Weise auch für einen nachträglichen Einbau in bereits bestehende ölbrenner eignet. Hierzu
ist einfach der bisherige Düsenkopf durch einen erfindungsgemäßen Düsenkopf zu ersetzen.
Vorteilhaft kann auf dem Düsenstock ein die Einspritzdüse und vorzugsweise die Stauscheibe tragender Düsenhalter
verschiebbar gelagert sein, der zur Bildung des Stellglieds die Druckkammer begrenzt, die andererseits
durch den stationären Düsenstock begrenzt sein kann. Hierbei bildet der Düsenhalter das Stellglied, von
dessen Bewegung die Beeinflussung der diversen Steuergrößen abgeleitet werden kann. Mit dem das Stellglied
bildenden Düsenhalter verschiebt sich hierbei gleichzeitig auch die hieran befestigte Stauscheibe, wodurch
der zwischen dem äußeren Stauscheibenrand und dem Endquerschnitt des Brennerrohrs vorgesehene Durchtrittsspalt
für die Sekundärluft dahingehend beeinflußt werden kann, daß sich bei abnehmendem Gesamtluftdurchsatz
der Anteil der Primärluft hieran erhöht.
Gemäß einer weiteren Portbildung der übergeordneten Maßnahmen kann im Bereich des Strömungswegs des Öls
eine durch zwei vorzugsweise einspritzdüsennah angeordnete, mit durch das verschiebbare Stellglied variierbarer
Kraft aufeinander preßbare Dichtflächen gebildete Drosselstelle vorgesehen sein. Hierbei ergibt
·" ■ 330930
sich somit der gewünschte Öldruck als Punktion der Verschiebung des Stellglieds, die ihrerseits beispielsweise
temperaturabhängig erfolgen kann.
Eine weitere zweckmäßige Maßnahme kann darin bestehen, daß die Druckkammer als Balg ausgebildet ist, der
durch Ausdehnung seines Inhalts oder durch . Druckbeaufschlagung vergrößerbar ist und umgekehrt. Diese
Maßnahme ermöglicht auf einfache Weise eine temperatur- bzw. druckabhängige Aktivierung der Druckkammer· Zweckmäßig
kann die Druckkammer dabei als zylinderförmiger
Doppelbalg ausgebildet sein, was ein geschlossenes, gegenüber dem Heizöl dichtes System ergibt. In einer
vorteilhaften Ausführungsform kann der Doppelbalg dabei mit einer Kältemittelfüllung versehen sein, die lastabhängig
erwärmbar ist. Hierzu kann der Doppelbalg einfach in Wärmeleitkontakt mit dem hieran vorbeigeführten,
zurBeduziaung seiner Viskosität mittels einer zugeordneten
Heizeinrichtung lastabhängig beheizten öl gebracht werden· Die durch die Ausdehnung bzw. Kontraktion
des die Druckkammer bildenden Balgs bewerkstelligte Bewegung des Stellglieds, als deren Funktion der
Druck erscheint, kann hierdurch in vorteilhafter Weise in ein festes Abhängigkeitsverhältnis von der lastabhängig
veränderbaren Temperatur des im Bereich der Einspritzdüse anstehenden Öls gebracht werden.
Eine weitere Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann darin-bestehen, daß die eine Dichtfläche der im
Bereich des ölströmungswegs vorgesehenen Drosselstelle am einspritzdüsenseitigen Ende eines zwischen.der
Heizeinrichtung und der Druckkammer angeordneten, aus wärmeleitfähigem Material bestehenden, verschiebbaren
Rohrs vorgesehen ist, das vorzugsweise mit radialem
ψ · mm
Spiel auf der Heizeinrichtung angeordnet und gegenüber
dem stationären Düsenhalter abgedichtet ist und mit seiner Dichtfläche eine zugeordnete Dichtfläche der
zentral angeordneten Heizeinrichtung hintergreift und dessen der Dichtfläche gegenüberliegendes Ende,
das gegenüber, dem stationären Düsenhalter bewegbare Stellglied hintergreift und mittels einer Schließfeder
hieran abgestützt ist. Die Reaktionskraft der Schließfeder wirkt hierbei als Rückstellkraft auf das
bewegliche Stellglied, so daß auf eine weitere Rückstellfeder unter Umständen verzichtet werden kann.
Zweckmäßig ist der Stillstanddruck innerhalb des Balgs dabei so groß, daß die Schließfeder unter Spannung gehalten
wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß sich das Steuersystem in der Stillstandsstellung in einer
der Minimallast entsprechenden Stellung befindet, womit sich die Anzahl der Lastwechsel des Balgs reduzieren
läßt, was sich in vorteilhafter Weise positiv auf die Lebensdauer auswirkt.
Eine alternative vorteilhafte Ausgestaltung der übergeordneten
Maßnahmen kann darin bestehen, daß die Druckkammer einen einspritzdüsenseitigen, als Drosselstelle
mit konstantem Querschnitt ausgebildeten Auslaß aufweist und mit Heizöl beaufschlagbar ist, dessen
Druck im Bereich vor der Druckkammer lastabhängig steuerbar ist. Hierbei ist es möglich, die Druckkammer
einfach als vom Heizöl durchströmten Einfachbalg auszubilden. Die Verschiebung des Stellglieds und damit
die Einstellung der Verbrennungsluft erscheint hierbei als einfache Punktion des eingestellten Drucks.· Zur
lastabhängigen Steuerung des Heizöldrucks im Bereich
vor der Druckkammer kann dabei einfach in dem der Heizölpumpe nachgeordneten Druck- und/oder Rücklaufstutzen
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jeweils mindestens ein Steuerventil vorgesehen sein, das lastabhängig ansteuerbar ist·
Weitere zweckmäßige Portbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der übergeordneten Maßnahmen ergeben
sich aus der nachstehenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung in Verbindung mit den restlichen Unteransprüchen.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 einen Düsenkopf mit über das Heizöl beheizbarem
Doppelbalg und bewegbarem Düsenhalter
teilweise im Schnitt,
Figur 2 einen Düsenkopf mit durch das Heizöl beheizbarem
Doppelbalg und separatem Stellglied,
Figur 3 einen Düsenkopf mit einem durch ein Druckmittel
beaufschlagbaren Doppelbalg und be
wegbaren Düsenhalter,
Figur A- eine Ausführungsform mit bewegbarem, das Stellglied bildenden Düsenstock,
Figur 5 einen Düsenkopf mit einem im Strömungsweg des Heizöls angeordneten Einfachbalg und
diesem vorgeordneter Drucksteuerung und
Figur 6 eine Variation der Ausführung ge.mäß Figur mit unterschiedlicher Drucksteuerung,
Der in Figur 1 dargestellte, in an sich bekannter Weise
an einen Wärmetauscher 1, etwa in Form eines Heizkessels,
angeflanschte ölbrenner 2 besitzt einen Düsenkopf 3 mit einem äußeren Verbrennungsluftrohr 4- und einem
zentral angeordneten Düsenstock 6, an dem ein eine Einspritzdüse 7 aufnehmender Düsenhalter 8 gelagert
ist. Das Brennerrohr 4· und die Düsenhalterung begrenzen einen ringförmigen Verbrennungsluftkanal 5.
Die Einspritzdüse 7 ist als Drall- bzw. Simplexdüse mit konstantem Bohningsquerschnitt und ohne ölrücklauf
ausgebildet. Die Einspritzdüse 7 wird über einen Druckstutzen 9» der an eine hier nicht näher darge-
Λ „,, „ ,, PumpendrAicJsL aufweisendem
stellte Pumpe angeschlossen ist, mitnieizol versorgt,
das in den Brennraum des Wärmetauschers 1 eingespritzt wird. Hierbei soll es sich um eine etwa im privaten
Bereich verwendete Feuerungsanlage handeln. Der ölbrenner 2 ist daher auf einen stündlichen Verbrauch
unterhalb von 5 kg ausgelegt. Im Bereich des vorderen Endes des Brennerrohrs 4· ist eine in an sich bekannter
Weise mit radialen Luftdurchtrittsschlitzen versehene Stauscheibe 10 vorgesehen, die hier einfach am Düsenhalter
8 befestigt ist. Über die Radialschlitze der Stauscheibe 10 gelangt Primärluft in die. Brennzone.
Über einen Ringspalt 11 zwischen Stauscheibe und dem vorderen, nach innen gekragten Ende des Brennerrohrs 4·
gelangt Sekundärluft in die Brennzone. Die Zündung des Brennstoffluftgemiachs erfolgt über eine der Einspritzdüse
7 zugeordnete Zündelektrode 65- Zur Kontrolle der Flamme ist eine die Brennzone abtastende, hier im Bereich
des Verbrennungsluftkanals 5 angeordnete Fotozelle 66 vorgesehen.
Zur Bewerkstelligung eines stationären Verhaltens und eines guten Wirkungsgrads wird die eingespritzte öl- '
menge permanent an den Energiebedarf des Wärmetauschers
■ — 1 angepaßt. Gleichzeitig wird die zugeführte Verbren-
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- 33 "
nungsluft so an den momentanen öldurchsatz angepaßt,
daß eine im wesentlichen stöchiometrische Verbrennung
gewährleistet ist. Hierzu wird die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit im Bereich des Wärmetauschers
erfaßt und als Steuergröße verwendet. Die Steuerung des öl- und Luftdurchsatzes, also die Steuerung der
Energiezufuhr zum Wärmetauscher 1 wird dabei so durchgeführt, daß die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit
möglichst O ist "bzw. sich gegen O bewegt, womit ein
stationärer Zustand zwischen Energiezufuhr und Energieabgabe erreicht wird. Die Außentemperatur kann der
Steuergröße als Hiveauvorgäbe in Form einer Kaskade
aufgeschaltet werden·
Der Luftdurchsatz durch den Verbrennungsluftkanal 5 wird durch lastabhängige Veränderung seines freien
Strömungsquerschnitts gesteuert. Hierzu ist eine Drosselstelle 12 vorgesehen, die durch eine scheibenförmige
Blende 13 und eine hiermit zusammenwirkende Einschnürung 14 des Brennerrohrs A- gebildet wird· Die Drosselstelle
12 ist auf weiter unten noch näher angegebene Weise einstellbar. Der öldurchsatz durch.die nicht
einstellbare, rücklauflose Einspritzdüse 7 wird durch
lastabhängige Beeinflussung der Temperatur und des Drucks des vorlaufseitig an der Einspritzdüse 7 anstehenden
Öls gesteuert. Die Viskosität von.Heizöl nimmt mit der Temperatur ab. Der öldurchsatz kann daher
durch Temperaturerhöhung und Druckabsenkung gedrosselt werden und umgekehrt.
Zur vorlaufseitigen Beeinflussung der Temperatur des der Einspritzdüse 7 zugeführten Heizöls ist eine hier
durch einen zentral angeordneten Heizstab gebildete Heizeinrichtung 15 vorgesehen, an welcher der Strö-
mungsweg des über den Druckstutzen 9 der Einspritzdüse
zugeführten Heizöls in Form eines rücklauflosen, im Querschnitt ringförmigen Kanals 16 vorbeiführt. Die
Heizeinrichtung 15 ist über Signalleitungen 17 in Abhängigkeit von der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit
im Bereich des Wärmetauschers 1 derart ansteuerbar, daß die Temperatur erhöht wird, wenn weniger Energie
benötigt wird und umgekehrt. Zur Bewerkstelligung eines günstigen Anfahrverhaltens wird mit minimalem
öldurchsatz angefahren. Dies läßt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, daß die Temperatur des Öls
mit Hilfe eines Anfahrthermostaten 67 überwacht wird, der den Brennerbetrieb erst freigibt, wenn die erforderliche
öltemperatur erreicht ist.
Zur Beeinflussung des Öldrucks ist im Bereich des durch den Kanal 16 gebildeten Strömungswegs eine Drosselstelle
18 vorgesehen, deren Dichtflächen 19 bzw. vom die Drosselstelle passierenden öl entgegen der
Kraft einer Schließfeder 21 voneinander abgehoben werden müssen. Eine separate, temperaturanstiegsgeschwindigkeitsabhängige
Beeinflussung der öltemperatur und des Öldrucks und damit des öldurchsatzes sowie des
hierzu gehörenden Luftdurchsatzes sind denkbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient die mittels
der Heizeinrichtung 15 erzeugbare öltemperatur gleichzeitig
als Führungsgröße zur Einstellung eines gewünschten Öldrucks und eines zum jeweiligen von der
öltemperatur und vom Öldruck abhängigen öldurchsatz gehörenden Luftdurchsatzes. Hierzu ist der Düsenhalter
8 im dargestellten Ausführungsbeispiel verschiebbar am stationären Düsenstock 6 gelagert. Der verschiebbare
Düsenhalter 8 bildet dabei praktisch ein
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verschiebbares Stellglied zum Verstellen der hieran befestigten Blende 13 und der die im Bereich der
Drosselstelle 18 wirksame Schließkraft aufbringenden, hiervon einseitig ebenfalls mitnehmbaren Schließfeder
21.
Zum Verschieben des verschiebbar gelagerten Düsenhalters 8 entgegen der Kraft einer am stationären
Düsenstock abgestützten Rückstellfeder 22 ist eine Druckkammer 23 vorgesehen, hier in Form des Innenraums
eines die Heizeinrichtung 15 umgebenden, zylinderförmigen
Doppelbalgs 2A-, der durch einander gegenüberliegende Flächen des stationären Düsenstocks 6
bzw. eines hieran festgelegten Flansches 25 und des
demgegenüber verschiebbar gelagerten Düsenhalters 8 begrenzt ist. Die Druckkammer 23 ist mit einem Kältemittel
gefüllt, das sich bei Erwärmung ausdehnt und umgekehrt· Zur Beheizung der Druckkammer 23 kann eine
in diese integrierte, lastabhängig ansteuerbare Heizeinrichtung vorgesehen sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
erfolgt die Wärmeübertragung an den Doppelbalg 2A- durch das Heizöl, das seinerseits mittels
der zugeordneten Heizeinrichtung 15 temperierbar ist. Hierzu führt der durch den Kanal 16 gebildete
Strömungsweg des Heizöls einfach zwischen der Heizeinrichtung 15 und dem Doppelbalg 2A- hindurch.
Zur Bildung der Drosselstelle 18 ist ein auf dem die Heizeinrichtung 15 bildenden Heizstab aufgenommenes,
hin- und herbewegbares Rohr 26 vorgesehen, das mit einem die Dichtfläche 20 aufweisenden Bund versehen
ist, der eine die Dichtfläche 19 bildende, hinterschnittene Kante des verschiebbaren Düsenhalters 6
hintergreift und mittels der Schließfeder 21 düsen-
stockseitig abgestützt ist· Hierzu ist das Rohr 26 mit einem den Plansch 25 hintergreifenden Bund versehen,
an dem die Schließfeder 21 angreift, die somit vom verschiebbaren,
ein Stellglied bildenden Düsenhalter 8 mitnehmbar ist. Die von der Schließfeder.21 aufgebrachte, von-der Stellung des bewegbaren Düsenhalters
abhängige Kraft stellt praktisch die Schließkraft im Bereich der Drosselstelle dar und gibt somit den bei
konstantem^ von der Pumpe geliefertem Öldruck sich ergebenden Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle 18 und
damit den im Bereich des hinter der Drosselstelle 18 an der Einspritzdüse 7 anstehenden Öls vor· Um sicherzustellen,
daß das gesamte öl die Drosselstelle 18 passieren muß, ist der Ringspalt zwischen dem Rohr 7
und der hiervon umfaßten Heizeinrichtung abgedichtet. Zur Gewährleistung einer guten Wärmeübertragung liegt
das aus wärmeleitfähigem Material bestehende Rohr 26
mit Wärmeleitkontakt an den äußeren Heizflächen der Heizeinrichtung 15 an. Der durch den Kanal 16 gebildete
Strömungsweg des Öls führt radial außerhalb des Rohrs 26 zwischen Rohr und Doppelbalg 24 hindurch.
Aufgrund der nachgeordneten Drosselstelle 18 ist sichergestellt, daß sich der gesamte Zwischenraum zwischen
Rohr 26 und Doppelbalg 2A- mit öl füllt, so daß
eine zuverlässige Warmeubertrggjang an den Doppelbalg 24-gewährleistet
ist. .
Die Energiezufuhr zur Heizeinrichtung 15 erfolgt umgekehrt proportional zur Temperaturanstiegsgeschwindigkeit
im Bereich des Wärmetauschers 1. Sofern die Teraperaturanstiegsgeschwindigkeit zu groß ist und abgesenkt
werden soll, wird die Energiezufuhr zur Heizeinrichtung
15 erhöht, womit sich die Wärmeabgabe an das den Kanal 16 durchströmende öl erhöht, was zu ei-
-3-3Ό930-
nor Reduzierung der Viskosität des Öls führt, was bereits
bei gleichbleibendem an der einen konstanten Düsenbohrungsdurchmesser aufweisenden Einspritzdüse 7 anstehendem
Öldruck zu einer Absenkung de3 öldurchsatzes führt. Die von dem den Kanal 16 durchsetzenden öl bewerkstelligte
Wärmeübertragung an den Doppelbalg 24 führt gleichzeitig zu einer Erwärmung und damit Ausdehnung
des im Druckraum 23 eingeschlossenen Kältemittels, wodurch sich der Doppelbalg 24 verlängert, was zu einer
entsprechenden Verschiebung des verschiebbar gelagerten Düsenhalters 8 in Figur 1 nach rechts führt. Der Düsenhalter
8 nimmt das im Bereich der Drosselstelle 18 formschlüssig hiermit zusammenwirkende Rohr 26 mit, wodurch
die Schließfeder 21 zusammengedrückt wird, was zu einer Erhöhung der im Bereich der Drosselstelle 18 wirksamen
Schließkraft führt. Diese Erhöhung der Schließkraft im Bereich der Drosselstelle 18 führt bei gleichbleibendem Pumpendruck zu einem Druckabfall im Bereich hinter
der Drosselstelle 18 und damit zu einem Abfall des für die Einspritzung wirksamen, an der Einspritzdüse 7 anstehenden Öldrucks. Mit dem Düsenhalter 8 wird gleichzeitig die -hieran befestigte Blende 13 verschoben und
an die zugeordnete Einschnürung 14· angenähert, wodurch
der Luftdurchsatz durch den Verbrennungsluftkanal 5 gedrosselt wird· Im dargestellten Ausführungsbeispiel
wird mit dem Düsenhalter 8 gleichzeitig auch die hieran befestigte Stauscheibe 10 so verschoben, daß der
der Sekundärluft zugeordnete Ringspalt 11 verengt wird. Die Energiezufuhr zur Heizeinrichtung 15 führt hierbei
demnach nicht nur zu einer BeiczderuEg der ölviskosität,
sondern gleichzeitig auch zu einer Absenkung des für die Einspritzung wirksamen Öldruck und zu einer an den
stark gedrosselten öldurchsatz angepaßten Drosselung des Luftdurchsatzes, wobei diese sich insbesondere im
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Sekundärluftbereich bemerkbar macht.
Zur Entgasung des der Düsenbohrung der Einspritzdüse 7
zugeführten Öls ist das Rohr 26 mit einer an den die Dichtfläche 20 aufweisenden Bund sich anschließenden
Verlängerung'27 versehen, die mit dem Düsenhalter 8
einen an die Drosselstelle 18 sich anschließenden Ringspalt 28 einschließt. Im Bereich dieses Ringspalts
erreicht das öl eine vergleichsweise hohe Geschwindigkeit, bevor es über ein vorgeordnetes Filter bzw.
Sieb 29 in den gewindeförmigen Zuführkanal zur Düsenbohrung
der als Drall- bzw. Simplexdüse ausgebildeten Einspritzdüse 7 eintritt. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit
des Öls im Bereich des Ringspalts 28 werden LufteinSchlüsse vom öl mitgerissen, so daß sich keine
größeren Luftblasen bilden können·.Zur Erhöhung der Betriebssicherheit kann ein weiteres, im Bereich des
Austrittsquerschnitts des Druckstutzens 9 angeordnetes ölfilter 29a vorgesehen sein. Hiermit läßt sich eine
Vorfilterung des Öls erreichen, so daß auch bei kleinen Spaltweiten in der Größenordnung von 1/10 mm im
Bereich der Drosselstelle 18 keine Betriebsstörungen zu befürchten sind.
Der grundsätzliche Aufbau der Anordnung gemäß Figur 2 entspricht der vorstehend beschriebenen Anordnung. Für
gleichbleibende Teile finden daher gleichbleibende Bezugszeichen Verwendung. Bei der Ausführung gemäß Figur
ist der den Druckraum 23 einschließende Doppelbalg 24-einerseits
durch den Düsenhalter 8 und andererseits durch einen verschiebbaren Ring 30 begrenzt. Der Düsenhalter
8 ist hierbei im Gegensatz zur Ausführung gemäß Figur 1 mittels eines hemdartigen Ansatzes bzw. einer
aufgezogenen Muffe 68 oder dergleichen unverrückbar am
:"13Ö930'
stationär angeordneten Düsenstock 6 befestigt. Der Ring 30 bildet hierbei das verschiebbare Stellglied,
das zur Einstellung einer im Bereich des Strömungsweg der Luft vorgesehenen, durch eine Einschnürung 1A
und eine dieser zugeordneten, verschiebbaren Blende 13 gebildeten Drosselstelle 12 und einer im Bereich des
Strömungswegs des Öls vorgesehenen Drosselstelle 18 dient. Im Gegensatz zur Ausführung gemäß Figur 1 ist
bei der Anordnung gemäß Figur 2 der vom Brennerrohr A-begrenzte Verbrennungsluftkanal durch ein den Düsenstock
6 und den Düsenhalter 8 mit Radialabstand umfassendes Luftführungsrohr 69 in einen den Radialschlitzen
der Stauscheibe 10 zugeordneten Primärluftkanal 5a und einen dem Rnngspalt 11 zwischen Stauscheibe 10 und
Brennerrohr A zugeordneten Sekundärluftkanal 5b unterteilt.
Das Luftführungsrohr 69 ist dab'ei so angeordnet, daß im Bereich der Einschnürung 1A- eine Aufteilung des
Luftstroms erfolgen kann. Die durch den das Stellglied bildenden Ring 30 zu bewerkstelligende Dosierung der
Luft erfolgt hierbei .durch Absperrung des Sekundärluftkanals Jb. Hierzu ist das Luftführungsrohr 69 mit
dem Ring 30 fest verbunden und im Bereich seines Außenumfangs
mit der der Einschnürung 1A- zugeordneten Blende 13 versehen. Der Eingang in den Primärluftkanal 5a
bleibt von der Blende 13 unberührt, was auch bei einem niedrigen Gesamtluftdurchsatz einen hohen Primärluftanteil
hieran ergibt und damit eine gute Vernebelung sicherstellt· Der Ringspalt 11 zwischen Stauscheibe 10
und Brennerrohr A- braucht bei dieser Ausführung nicht verändert zu werden. Die Stauscheibe 10 kann h£er daher
stationär angeordnet sein. Im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist die Stauscheibe 10 am Brennerrohr A festgelegt. Das Luftführungsrohr 69 ist hier
.:.:-.:';.."„:-:..i33iD ggfO.1
-JSSr-
bis zur Stauscheibe 10 durchgeführt. Zur Bewerkstelligung
der erforderlichen Bewegbarkeit des Luftführungsrohrs 69 ist dieses einfach als zweiteiliges Teleskoprohr
ausgebildet. Es wäre auch denkbar, die Stauscheibe 10 auf dem vorderen Ende des Luftführungsrohrs
69 aufzunehmen, so daß dieses einteilig ausgebildet sein könnte und sich gleichzeitig eine Einstellbarkeit
des Spalts 11 zwischen Stauscheibe 10 und Brennerrohr ergäbe.
Die den Düsenstock 6 mit dem Düsenhalter 8 verbindende
Muffe 68 ist hierbei im Stellbereich des Rings 30 einfach
mit Schlitzen 31 versehen, durch die am Ring 30
befestigte Halter 32 hindurchgreifen, an denen das Luftführungsrohr
69 befestigt ist. Der Ring 30 ist mittels einer Rückstellfeder in Form eines Einfachbalgs 33 entgegen
der Wirkung des Druckraums 23 am Düsenstock 6 abgestützt. Der Einfachbalg 33 dichtet den vom Druckstutzen
9 gespeisten und daher unter Pumpendruck, der auch am Ring 30 angreift, stehenden Strömungsweg des Öls in Form
des die stabförmige Heizeinrichtung 15 umgebenden Kanals 16 nach außen ab, so daß durch die Schlitze 31 kein öl
austreten kann.
Der durch den Kanal 16 gebildete ölströmungsweg führt
hierbei zwischen der stabförmigen Heizeinrichtung 15
und dem diese hier mit Radialspiel umgebenden Rohr 26 hindurch, das zur Bildung der Drosselötelle 18 mit einem
die düsenkopfseitige Stirnseite der Heizeinrichtung 15 hintergreifenden Bund versehen ist. Das gegenüberliegende
Ende des Rohrs 16 hintergreift den Ring 30 und ist mittels der Schließfeder 21 hieran abgestützt. Der
Zwischenraum zwischen dem Rohr 26 und dem eine Kältemittelfüllung aufweisenden Doppelbalg 24 ist vom Strömungsweg
des Öls aus zugänglich und ist daher mit öl
gefüllt. Das vordere Ende des Rohrs 26 liegt dichtend an der Wandung einer zugeordneten Bohrung des·Düsenhalters
8 an, so daß der gesamte öldurchsatz über die
Drosselstelle 18 laufen muß. Die stehende ölfüllung zwischen Rohr 26 und üoppelbalg 24 gewährleistet eine
zuverlässige Wärmeleitung. Bei Wärmeabgabe durch die zentral angeordnete Heizeinrichtung 15 erfolgt hierbei
eine Erwärmung des den die Heizeinrichtung 15 direkt
umgebenden Kanal 16 durchströmenden Öls, das einen Teil der Wärme an das Rohr 26 ableitet, von dem die Warne
mittels der oben genannten ölfüllung auf den Doppelbalg 2A- übertragen wird. Das infolge Erwärmung sich
ausdehende Kältemittel in der Druckkammer 23 wirkt auf den hier das Stellglied bildenden Ring 30, wodurch
die Schließkraft der Schließfeder 31 erhöht wird und damit das Rohr 26 stärker in Richtung Abdichten der
Drosselstelle 18 beaufschlagt wird. Gleichzeitig wird hierbei auch eine entsprechende Bewegung des Luftführungsrohrs
69 und damit der Blende 13 bewerkstelligt.
Zweckmäßig erfolgt die kraftemäßige Auslegung bezogen auf einen vorgegebenen Pumpendruck hierbei so, daß die
durch den Stillstandsdruck innerhalb der Druckkammer hervorgerufene, auf den Ring 30 wirkende Kraft größer
als die Kraft der Schließfeder 21 ist, so daß sich das Stellglied in der Stillstandstellung nicht in einer der
Vollast sondern in einer der Minimallast entsprechenden Stellung befindet, was die Anzahl der erforderlichen
Bewegungen des Balgs 2A- und des Balgs 33 reduzieren
kann und gleichzeitig sicherstellt, daß die Dichtfläche des beweglichen Rohrs 26 bei Wegfall des Pumpendrucks
die Drosselstelle 18 nach Art eines Schnellschlußventils schalgartig zumacht, womit ein Nachspritzen zuverlässig
vermieden wird. Das gilt selbstverständlich auch für die übrigen Ausführungsformen. Eine Energiezufuhr zur Heizeinrichtung
~1'5 führt demnach auch bei dieser Ausführungs
form nicht nur zu einer Reduzierung der Viskosität des C sondern gleichzeitig auch zu einer Absenkung des Drucks
- 22-
des an der Einspritzdüse 7 anstehenden Öls und gleichzeitig zu einer Drosselung des
Luftdurchsatzes·
Bei der Ausführung gemäß Pigur 3» die im Prinzip der
Anordnung gemäß Pigur 1 entspricht, ist der verschiebbare Düsenhalter 8, der hier wiederum das Stellglied
zur gleichzeitigen Beeinflussung des Luftdurchsatzes und des Öldrucks darstellt, durch Druckbeaufschlagung
der Druckkammer 23 verschiebbar, die durch den Doppelbalg 24- gebildet wird, der durch einander gegenüberliegende
Flächen des verschiebbaren Düsen&alters 8 und des stationären Düsenstocks 6 begrenzt wird.
Hierzu ist die Druckkammer 23 über eine düsenstockseitige Bohrung 34- und eine hieran angeschlossene
Druckleitung 35 m^ einem außerhalb der Brennerdüse 3
angeordneten Stauraum 36 verbunden, aus welchem ein Druckmittel etwa in Form einer Hydraulikflüssigkeit,
lastabhängig verdrängbar ist. Hierzu ist der Stauraum im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Einfachbalg
37 begrenzt, der in einer mit einem Kältemittel gefüllten Kammer 38 angeordnet ist, die mittels einer
zugeordneten Heizeinrichtung 39 lastabhängig, d.h. so beheizbar ist, daß bei zu hoher Temperaturanstiegsgeschwindigkeit
in dem der Brennerdüse 3 zugeordneten Wärmetauscher eine Wärmeabgabe an die Kammer 38 erfolgt.
Hierdurch dehnt sich das in der Kammer 38 enthaltene
Kältemittel aus, wodurch der Balg 37 zusammengedrückt und damit Hydraulikflüssigkeit aus dem Stauraum 36
verdrängt und in die Druckkammer 23 eingespeist wird. Die in die Druckkammer 23 eingespeiste Hydraulikflüssigkeit
führt zu einer Ausdehnung des Doppelbalgs 24- und damit zu einer Verschiebung des verschiebbar gelagerten,
hier das Stellglied bildenden Düsenhalters entgegen der Kraft einer düsenstockseitig abgestützten
:3£Q93C
Rückstellfeder 40. Die Bewegung des hier das" Stellglied
bildenden Düsenhalters 8 wird in Figur 1 entsprechenderweise zur Beeinflussung des Öldrucks im
Bereich hinter der Drosselstelle 18 und des Luftdurchsatzes verwendet. Auf die entsprechenden Ausführungen
im Zusammenhang mit Figur 1 kann daher zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug genommen werden.
Bei der Ausführung gemäß Figur 3 ist ebenfalls eine durch einen zentral angeordneten Heizstab gebildete
Heizeinrichtung 15 zur Heizung des den Kanal 16
durchsetzenden Öls und damit zur Viskositätsreduzierung des Öls vorgesehen. Die dem Ringspalt 16 zugeordnete
Heizeinrichtung 15 und die der den Stauraum 36 aufnehmenden
Kammer 38 zugeordnete Heizeinrichtung 39 können zweckmäßig parallel angesteuert werden·
Bei der Ausführung gemäß Figur 4 dient der Düsenstock mit Düsenhalter 8 und Einspritzdüse 7 als Stellglied,
dessen Bewegung zur Beeinflussung des wirksamen Öldrucks und des Luftdurchsatzes verwendet wird· Hierzu
ist der Düsenstock 6 verschiebbar gelagert und über eine Stange 41 mit der beweglichen Wandung 42 einer
außerhalb der Brennerdüse 3 angeordneten Druckkammer 43 verbunden. Die Druckkammer 43 ist mit einer Kältemittelfüllung
versehen, deren Temperatur mittels einer zugeordneten Heizeinrichtung 44 lastabhängig beeinflußbar
ist. Die Heizeinrichtung 44 kann hierzu parallel, zu einer im Bereich des DUsenhalters 8 vorgesehenen
Heizeinrichtung 15 zur Beeinflussung der Temperatur und damit der Viskosität des die Brenner-']
30 düse 3 durchsetzenden Heizöls angesteuert sein. In
' die Druckkammer 43 ragt ein Balg 45 hinein, dessen
* kammerseitige Stirnwand die bewegliche Kammerwan-
dung 42 bildet und mit dornstange 41 verbunden ist.
Der Balg 45 wird infolge einer Ausdehnung des Kältemittels
im Druckraum 43 zusammengedrückt und umgekehrt. Die Rückstellbewegung wird durch eine Rückstellfeder
46 unterstützt. Anstelle der hier verwendeten
Balganordnung könnte selbstverständlich auch eine Zylinder-Kolbenanordnung Verwendung finden.
Die Bewegungen der Wandung 42 werden über die Stange
41 auf das Stellglied übertragen. Die Steuerung der Verbrennunglluft kann über eine am Düsenstock 6 befestigte,
mit einer zugeordneten, luftrohrseitigen Einschnürung zusammenwirkenden Blende erfolgen oder,
wie hier über ein vom Düsenstock 6 mitgenommenes Gestänge 47 oder eine elektrische, optische oder
pneumatische Abtastung oder dergleichen auf eine entsprechende Dosiereinrichtung übertragen werden.
Zur Beeinflussung des für die Einspritzung maßgebenden Öldrucks ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Regulierventil 48 vorgesehen, das im Bereich eines an den Düsenstock 6 angesetzten Einlaßstutzens 49
angeordnet ist, der über einen beweglichen Schlauch mit einer hier nicht näher dargestellten Pumpe verbunden
ist. Das Regulierventil· 48 ist mit einem Regulierhebel 51 versehen, der mit einer stationären Anlaufkante
zusammenwirkt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel greift der Regulierhebel 51 hierzu einfach durch
eine zugeordnete Ausnehmung einer Lasche 52 hindurch, die am Gehäuse der Druckkammer 45 befestigt ist, welche
stationär am ölbrennergehäuse festgelegt sein kann. Bei einer Bewegung des Düsenstocks wird der Regulierhebel
51 verschwenkt und damit der Öldruck entsprechend reduziert oder erhöht.
— «35
Bei der Ausführung gemäß !Figur 5 dient der Öldruck
als FührungsgrÖße für das Stellglied zur Beeinflussung
des Luftdurchsatzes. Die Viskosität des Öls kann durch eine parallel hierzu angesteuerte Heizeinrichtung
beeinflußt werden. Das Stellglied wird bei dieser Ausführungsform durch den Düsenhalter 8
gebildet, der gegenüber dem stationären Düsenstock und Düsenhalter 8 ist hier ein die zentral angeordnete
Heizeinrichtung 15 umgebender Einfachbalg 52 vorgesehen, der eine Druckkammer 53 einschließt, in
welche der den Strömungsweg des Öls bildende, durch den Druckstutzen 9 beaufschlagte Kanal 16 einmündet
und die daher direkt mit Heizöl beaufschlagt wird. Die Druckkammer 53 steht über einen Ringspalt 5^
direkt in Verbindung mit dem Raum 55 vor der Einspritzdüse 7· Der Querschnitt des Ringspalts 5^ ist
hier so bemessen, daß hierdurch keine oder eine fest vorgegebene Drosselwirkung entsteht· Der Druck des
den Druckraum 53 beaufschlagenden Heizöls bewerkstelligt
eine Vergrößerung bzw· Verkleinerung der Druckkammer 23» die sich durch eine Ausdehnung bzw,
Kontraktion des Balgs 52 und damit durch entsprechende
Verschiebungen des verschiebbar gelagerten, das Stellglied bildenden Düsenhalters 8 äußern. Der öldruck
wird hierbei im Bereich vor der Druckkammer lastabhängig eingestellt, so daß der das Stellglied
bildende Düsenhalter 8 lastabhängig© Bewegungen durch·*·
führt, die zur lastabhängigen Steuerung .diverser Steuergrößen abgegriffen werden können. Hierzu ist im Bereich
des von einer Pumpe 56 beaufschlagten Druckstutzens ein Regulierventil 57 vorgesehen, das mittels eines
über einen Roller 56 lastabhängig angesteuerten Stellmotors
59 verstellbar ist. Die Ansteuerung cles Stellmotors
59 kann parallel zui· Ansteuerung der zur Vi.; koji-
tätsreflnzienng vorgesehenen Heizeinrichtung 15 erfolgen.
In einer anderen Ausführungsform könnte das Regulierventil 57 auch im Bereich des Riicklaufstutzens der
Pumpe 56 angeordnet sein. Bei Anordnungen dieser Art
können Pumpen mit konstanten Fördervolumen Verwendung finden. Es wäre aber auch denkbar, eine lastabhängig
ansteuerbare Pumpe mit verstellbarem Fördervolumen bzw. eine mehrstufige Pumpe vorzusehen.
Bei dem der Figur 6 zugrunde liegenden Ausführungsbeispiel finden zur Drucksteuerung Magnetventile Verwendung.
Hierzu ist der durch die Pumpe 56 beaufschlagte Druckstutzen 9 mit einem Entlastungsstutzen 60 versehen.
Im Druckstutzen 9 und im Entlastungsstutzen 60 ist jeweils ein Ventil 61 bzw. 62 angeordnet, die
mittels zugeordneter Stellmagnete 63 in öffnungs- bzw.
Schließstellung bringbar sind. Die Stellmagnete 65 sind über einen Regler 58 so ansteuerbar, daß der
Druck im Druckstutzen 9 hier stufenweise analog der Last, d.h. des Wärmebedarfs eines zugeordneten Wärmetauschers
zu- bzw. abnimmt. Bei Vollast befindet sich das dem Entlastungsstutzen 60 zugeordnete Ventil 62
in Schließstellung. Bei Teillast ist dieses Ventil 62 ebenso wie das dem Druckstutzen 9 zugeordnete Ventil
geöffnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber lediglich eine zweistufige Steuerung
vorgesehen. Durch Erhöhung der Zahl der Ventile wäre jedoch eine Erhöhung der Stuferzähl möglich. Sofern
eine hier durch eine Heizwendel angedeutete Heizeinrichtung 15 zur Beeinflussung der ölviskosität vorgesehen
ist, kann diese parallel zu den Stellraagneten
angesteuert werden, v/ie durch die gestrichelte Signalleitung
6A- verdeutlicht ist.
- Leerseite -
Claims (36)
- AnsprücheKleinölbrenner für einen stündlichen öldurchsatz im Bereich unter 5 kg mi"t einem einem Wärmetauscher (1) zugeordneten Düsenkopf (3)> der mindestens eine an eine Ölversorgung angeschlossene, auf einem zentral angeordneten, an einem Düsenstock (6) festlegbaren Düsenhalter (8) aufgenommene Einspritzdüse (7) und ein die Halterung der Einspritzdüse (7) unter Bildung eines an eine Luftversorgung angeschlossenen Yerbrennungsluftkanals (5) umfassendes äußeres Brennerrohr (4-) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der öldurchsatz durch die Einspritzdüse (7)» die als rücklauflose Drall- bzw. Simplexdüse mit konstantem Düsenquerschnitt ausgebildet ist und der zum. momentanen öldurchsatz gehörende Luftdurchsatz durch den Verbrennungsluftkanal (5) lastabhängig steuerbar sind, wobei der Luftdurchsatz durch denVerbrennungsluftkanal (5) durch eine Axialbewegung eines im Düsenkopf (3) axial bewegbar angeordneten, gemäß einer zumindest den lastabhängig veränderbaren Druck des Öls im Bereich des zur Einspritzdüse (7) hin führenden Strömungswegs' enthaltenden bzw. in diesen Öldruck eingehenden, lastabhängigen Punktion entgegen einer Rückstellkraft verschiebbaren Stellglieds (Düsenhalter 8, Ring 30, Düsenstock 6) einstellbar ist.
- 2. Kleinö!brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der öldurchsatz durch laufende lastabhängige Beeinflussung des Drucks und der Temperatur des an der Einspritzdüse (7) anstehenden Öls steuerbar ist, wobei der der höchsten einstellbaren öltemperatur und dem niedrigsten einstellbaren Öldruck zugeordnete öldurchsatz so gewählt ist, daß eine ausreichende Zerstäubungsfeinheit gewährleistet ist.
- 3· Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Strömungswegs der Verbrennungsluft mindestens eine Drosselstelle (12) vorgesehen ist, die durch eine im Bereich.des Brennerrohrs (4-) vorgesehene Einschnürung (14). und eine hiermit zusammenwirkende, am Stellglied (Düsenhalter 8, Ring 30, Düsenstock 6) festgelegte Blende (13) gebildet wird.
- 4-. Kleinölbrenner nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Aufteilung des das:' '" 330930— "5 —Brennerrohr (4) durchsetzenden Luftstroms in einen eine luftaustrittsseitig angeordnete Stauscheibe (10) durchsetzenden Primärluft;strom und einen die ■ Stauscheibe (10) umströmenden Sekundärluftstrom dieser lastabhängig einstellbar ist.
- 5. Kleinölbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet. daß die Stauscheibe (10), deren äußerer Rand mit einer luftaustrittsseitigen Einschnürung des Brennerrohrs (4) eine Drosselstelle (11) bildet, am Stellglied (Düsenhalter 8) befestigt ist.
- 6. Kleinölbrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärluftstrom vom Primärluftstrom durch ein konzentrisch im Brennerrohr (4) angeordnetes Luftführungsrohr (69) abgesetzt ist, das als Teleskoprohr ausgebildet ist, das einerseits zur Stauscheibe (10) führt, die stationär angeordnet ist, und andererseits am Stellglied (Ring 50) festgelegt und im Bereich seines Außenumfangs eine in den Sekundärluftstrom hineinragende, mit einer Einschnürung (14) des Brennerrohrs (4) zusammenwirkende Blende (13) trägt.
- 7. Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (Düsenhalter 8, Ring JO, Düsenstock 6) mittels einer beweglichen Begrenzung einer Druckkammer (23 bzw. 43 bzw. 53) verschiebbar ist.
- 8. Kleinölbrenner nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (43) außerhalb des Düsenkopfes (3) angeordnet ist, dessen Düsenstock (6) verschiebbar gelagert und zur Bildung desStellglieds mit der beweglichen Wand (42) der Druckkammer (43) starr verbunden ist.
- 9· Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (23 bzw. 53)innerhalb des Düsenkop-' fes (3) im Bereich zwischen Düsenstock (6) und Düsenhalter (8) angeordnet ist und daß das Stellglied über die vorzugsweise konzentrisch zur Düsenachse angeordnete Druckkammer (23 bzw. 53) an einen stationären Teil des Düsenkopfes (3) abgestützt ist·
- 10. Kleinölbrenner nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Düsenstock (6) ein die Einspritzdüse (7) und vorzugsweise die Stauscheibe(10) tragender Düsenhalter (8) verschiebbar gelagert ist, der zur Bildung des Stellglieds die Druckkammer (23 bzw. 53) begrenzt, die andererseits durch den Düsenstock (6) begrenzt ist.
- 11. ölbrenner nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenhalter (8) fest mit dem stationären Düsenstock (6) verbunden ist und daß im Bereich der Verbindung (Muffe 68) Durchtrittsschlitze (31) für an einer das Stellglied bildenden Druckkammerbegrenzung (Ring 30) angreifende, die Blende (13) und/oder das Luftführungsrohr (69) aufnehmende Halter (32) vorgesehen sind.
- 12. Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Strömungswegs (Kanal 16) des Öls eine durchzwei vorzugsweise einspritzdüsennah angeordnete, mit durch das verschiebbare Stellglied (Düsenhalter 8, Ring 30) variierbarer Kraft aufeinander preßbare Dichtflächen (19 bzw. 20) gebildete Drosselstelle (18) vorgesehen ist.
- 13. Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (23 bzw. 53) in einem Balg (24· bzw. 52) angeordnet ist, der durch Ausdehnung seines Inhalts oder durch Druckbeaufschlagung vergrößer- bzw. verkleinerbar ist.
- 14·. Kleinölbrenner nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkamer (23) in einem vorzugsweise zylinderförmigen Doppelbalg (24-). angeordnet ist.
- 15. Kleinölbrenner nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die am Stellglied (Düsenhalter 8, Ring 30) angreifende Druckkammer (23) mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist, das lastabhängig aus einem vorgeordneten Stauraum (36) verdrängbar ist.
- 16. Kleinölbrenner. nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die am Stellglied (Düsenhalter 8, Ring 30) angreifende Druckkammer (23) mit einer Kältemittelfüllung versehen ist, die lastabhängig erwärmbar ist.
- 17· Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die' denLuftdurchsatz und den öldurchsatz beeinflussende Bewegung des Stellglieds (Düsenhalter 8, Ring 30) mittels der lastabhängig veränderbaren Temperatur des der Einspritzdüse (7) zugeführten Öls steuerbar ist.
- 18. ölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aur Beheizung des Öls eine vorzugsweise zentral angeordnete, vom Balg (24- bzw. 52) umfaßte Heizeinrichtung (15) vorgesehen ist, die lastabhängig mit Energie versorgb.ar ist.
- 19. Kleinölbrenner nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet ., daß die dem öl zugeordnete Heizeinrichtung (15) über das hieran vorbeigeführte öl in Wärmeleitkontakt mit der eine Kältemittelfüllung aufnehmenden Druckkammer (23) bringbar ist.
- 20. Kleinölbrenner nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß der von einem im Bereich des Düsenstocks (6) einmündenden, an eine Pumpe angeschlos- senen Druckstutzen (9) zur Einspritzdüse (7) führende Strömlingsweg (Kanal 16) des Öls im Bereich zwischen der zentral angeordneten Heizeinrichtung (15) und der diese umgebenden Druckkammer (23) hindurchgeführt ist.
- 21. Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des düsenstockseitigen Abschnitts des zur Einspritzdüse (7) führenden Strömungswegs des Öls mindestens ein ölfilter (29 bzw. 29a) angeordnet ist.330930'
- 22. Kleinölbrenner nach Anspruch 14·, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Dichtfläche (20) der Drosselstelle (18) am dusenstockseitigen Ende eines zwischen der Heizeinrichtung (15) und der Druckkammer (23) angeordneten, aus wärmeleitfähigem Material- "bestehenden, verschiebbaren Rohrs (26) vorgesehen ist, das mittels einer vorzugsweise durch eine Schließfeder (21) aufbringbaren Schließkraft in Schließrichtung beaufschlagbar ist.
- 23. Kleinölbrenner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrseitige Dichtfläche (20) eine zugeordnete Dichtfläche (19) des verschiebbaren Düsenhalters (8) hintergreift und daß das der Dichtfläche (20) gegenüberliegende Rohrende eine Gegenfläche des stationären Düsenstocks (6) hintergreift und mittels der Schließfeder (21) hieran abgestützt ist,
- 24·. Kleinölbrenner nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (26) mit Wärmeleitkontakt an der hiergegen abgedichteten Heizeinrichtung (15) anliegt.
- 25. Kleinölbrenner nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnetj daß das Rohr (26) mit radialem Spiel auf der Heizeinrichtung (15) angeordnet und gegenüber dem stationären Düsenhalter (8) abgedichtet ist und mit seiner Dichtfläche eine zugeordnete Dichtfläche der zentral angeordneten Heizeinrichtung (15) hintergreift und daß das der Dichtfläche gegenüberliegende Ende des Rohrs(26) das gegenüber dem stationären Düsenhalter (8) bewegbare Stellglied (Ring 30) hintergreiftund mittels der Schließfeder (21) hieran abgestützt ist.
- 26. Kleinölbrenner nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Stillstandsdruck der Druckkammer (25) entsprechende Kraft größer als die Kraft der Schließfeder (21) ist.
- 27. Kleinölbrenner nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Stollglied (30) mittels eines die Schließfeder (21) umfassenden Einfachbalgs(33) mit dem Düsenstock (6) verbunden ist.
- 28. Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche 21 bis 25ι dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (6) eine an oeine Dichtfläche sich anschließende Verlängerung (2?) aufweist, die einen ein der Einspritzdüse) (7) vorgeordnetes Sieb (29) umfassenden, an die ürosselstelle (18) sich anschließenden Ringspalt (28) abgrenzt.
- 29· Kleinölbrenner nach oinem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (53) einen Auslaßspalt (54) mit konstantem Querschnitt aufweist und mit öl beaufschlagbar ist, dessen Druck im Bereich vor der Druckkammer (53) lastabhängig steuerbar ist.
- 30. Kleinölbrenner nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (53) als Innenraum eines vom öl durchströmten Einfachbalgs (52) ausgebildet ist.330930— 9 —
- 31· Kleinölbrenner nach Anspruch 28 oder 30, .dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Pumpe (56) nachgeordneten Druckstutzen (9) und/oder Rücklaufstutzen (60) jeweils mindestens ein Steuerventil (57 bzw. 61 bzw. 62 bzw. 48) vorgesehen ist, das lastabhängig steuerbar ist.
- 32. Kleinölbrenner nach Anspruch 31ι dadurch gekennzeichnet , daß das Steuerventil (48) mit dem Stellglied, vorzugsweise mit dem das Stellglied bildenden, verschiebbaren Düsenstock (6) verbunden ist und ein Schaltglied (51) aufweist, das mit einem stationären Element (52) zusammenwirkt.
- 33· Kleinölbrenner nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (57) mittels eines lastabhängig ansteuerbaren Stellmotors (59) verstellbar ist.
- 34. Kleinölbrenner nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckstutzen (9) ein Entlastungsstutzen (60) abzweigt und daß zumindest der Entla- stungsstutzen (60) mittels mindestens eines lastabhängig ansteuerbaren Ventils (62) absperrbar ist,
- 35. Kleinölbrenner nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (56) als lastabhängig ansteuerbare, vorzugsweise mehrstufige Pumpe ausgebildet ist.
- 36. Kleinölbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit im Bereich des Wärmetauschers (1) eine lastabhängige Größe bildet, inAbhängigkeit von welcher der öl- und/oder Luftdurchsatz steuerbar ist.37· Kleinolbrenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß die Außentemperatur der lastabhängigen Größe als Niveauvorgabe kaskadenförmig aufschaltbar ist.
Priority Applications (7)
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EP84102707A EP0122454B1 (de) | 1983-03-16 | 1984-03-13 | Kleinölbrenner |
AT84102707T ATE41500T1 (de) | 1983-03-16 | 1984-03-13 | Kleinoelbrenner. |
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US06/674,952 US4651928A (en) | 1983-03-16 | 1984-03-15 | Light duty oil burner |
AU26545/84A AU2654584A (en) | 1983-03-16 | 1984-03-15 | Kleinolbrenner |
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