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Stauscheibenhalterung mit Stauscheibe für Ul- oder Gasbrenner
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Die Erfindung betrifft eine Stauscheibenhalterung der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 definierten Gattung.
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Bei Mischeinrichtungen an Öl- bzw. Gasbrennern ist es üblich, die
Stauscheibenhalterung auf dem im Brennergehäuse gelagerten Öl- bzw. Gasdüsenrohr
zu montieren und dabei das Öl- bzw.
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Gasdüsenrohr als Zentrierungselement zur Zentrierung der Stauscheibe
im Flammrohr zu benutzen. Dies gilt unabhängig davon, ob als Haltekörper für die
Halteelemente eine Buchse oder eine andere Konstruktion vorgesehen wird (DE-GM 81
16 561). Das Flammrohr wird nach der Montage der Stauscheibenhalterung lediglich
über die aus dieser und der Stauscheibe gebildete Einheit geschoben und dann an
der Außenseite des Brennergehäuses befestigt.
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Aufgrund dieser allgemein üblichen Bauweise ist es schwierig, die
Stauscheibe exakt im Flammrohr auszurichten, d.h. einerseits koaxial zu zentrieren
und andererseits genau senkrecht zur Flammrohrachse anzuordnen. Ein Grund hierfür
ist in erster Linie darin zu sehen, daß die handelsüblichen Flammrohre (geschweißte,
kalibrierte Rohre) trotz ihrer Herstellung nach DIN 2393 eine vergleichsweise große
Nennweitentoleranz besitzen. Für Flammrohre mit einem Außendurchmesser von 80 mm
beispielsweise kann die Nennweite (Innenquerschnitt) um t 0,35 mm schwanken. Dies
kann im Einzelfall zu runden Flammrohren mit bis zu 0,70 mm voneinander abweichenden
Innenquerschnitten, aber auch zu unrunden Flammrohren mit den angegebenen Toleranzen
führen. Infolge dieser Toleranzen darf der Durchmesser des die Stauscheibenhalterung
umgebenden Hülizylinders höchstens gleich dem kleinsten tolerierten Innendurchmesser
der Flammrohre sein. In der praktischen
Anwendung ist der Durchmesser
dieses Hüllzylinders sogar noch deutlich kleiner als der kleinste tolerierte Innendurchmesser
der Flammrohre. Daher ist sowohl die Koaxialität von Stauscheibe und Flammrohr als
auch die senkrechte Lage der Stauscheibe zur Flammrohrachse von der jeweiligen Lage
des Öl- bzw. Gasdüsenrohrs im Brennergehäuse abhängig. Da diese Lage jedoch weder
genormt noch aus anderen Gründen genau vorgeschrieben ist, kann mit der Befestigung
der Stauscheibenhalterung auf dem Ö1- bzw. Gasdüsenrohr keine Zentrierung der Stauscheibe
im Flammrohr bewirkt werden, so daß sich häufig unsymmetrische Strömungen des Öl/Luft-
bzw.
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Gas/Luftgemisches in bezug auf die Flammrohrachse und unterschiedliche
Strömungsprofile beim Verschieben der Stauscheibenhalterung auf dem Öl- bzw. Gasdüsenrohr
ergeben. Dies wirkt sich nachteilig auf den Ölverbrauch und die Verbrennung aus.
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Zur Verbesserung der Zentrierung der Stauscheibe ist bereits bekannt,
in die konische Mündung des Flammrohrs radial nach innen ragende, keilförmige Rippen
einzuschweißen, die als Führung für die Peripherie der Stauscheibe dienen. Durch
derartige Rippen können jedoch einerseits weder vorhandene Toleranzen noch etwaige
Unrundheiten in der Flammrohrmündung ausgeglichen werden. Andererseits kann mit
diesen Rippen nicht die unerwünschte Verkippbarkeit der hinter der Stauscheibe angeordneten
Stauscheibenhalterung im Flammrohr verhindert werden, so daß insbesondere eine Schräglage
der Stauscheibenachse zur Flammrohrachse und daher ein ungleichförmiger Ringspalt
zwischen der Stauscheibenperipherie und der Flammrohrmündung möglich ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Stauscheibenhalterung
der eingangs bezeichneten Gattung derart auszubilden, daß die Stauscheibe durch
das Flammrohr zentriert wird und die Stauscheibenhalterung spiel- und wackelfrei
im Flammrohr angeordnet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1.
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Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß die federnden Halteelemente
der Stauscheibenhalterung am Innenmantel des Flammrohrs abgestützt sind und dadurch
eine Selbstzentrierung der Stauscheibe herbeiführen. Eine besonders gute Zentrierung
ergibt sich, wenn vier um je 900 versetzt angeordnete, d.h.
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paarweise diametral gegenüberliegende Halteelemente vorgesehen sind.
Dabei nimmt der Durchmesser des die Außenkanten der Halteelemente umhüllenden Konus
vorzugsweise von einem im Vergleich zum tolerierten Kleinstmaß des Flammrohrdurchmessers
kleineren Wert bis zu einem im Vergleich zum tolerierten Größtmaß des Flammrohrdurchmessers
größeren Wert zu. Wird das Flammrohr nach der Montage der Stauscheibenhalterung
auf dem Öl- bzw. Gasdüsenrohr auf die federnden Halteelemente aufgezogen, dann wird
über die selbsttätige Zentrierung der Stauscheibenhalterung auch eine Zentrierung
des Öl- bzw. Gasdüsenrohrs im Flammrohr herbeigeführt, da das Öl- bzw. Gasdüsenrohr
nicht absolut starr im Brennergehäuse gelagert ist, sondern in radialen Richtungen
um die möglichen Toleranzabweichungen des Flammrohrs ausweichen kann. Flammrohr,
Stauscheibe und Öl- bzw. Gasdüsenrohr werden daher durch die Montage koaxial zueinander
festgelegt.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der beiliegenden
Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Mischeinrichtung mit
der erfindungsgemäßen Stauscheibenhalterung; Fig. 2 eine Draufsicht auf die Mischeinrichtung
nach Fig. 1;
Fig. 3 einen schematischen Schnitt längs der Linie
III-III der Fig. 2; Fig. 4 eine Einzelheit der Mischeinrichtung nach Fig. 1 in vergrößerter
Darstellung; Fig. 5 und 6 schematisch und in verkleinertem Maßstab die Vorder- und
Seitenansicht einer Schweißvorrichtung für die Stauscheibe und Stauscheibenhalterung;
Fig. 7 schematisch eine Prägevorrichtung zur Herstellung von Führungen an einer
Buchse der Stauscheibenhalterung; Fig. 8 schematisch eine Vorrichtung zum Anbringen
von zur Zentrierung der Stauscheibe bestimmten Sicken in der Flammrohrmündung; und
Fig. 9 und 10 den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellungen einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Nach Fig. 1 bis 4 enthält eine Mischeinrichtung an einem Öl- oder
Gasbrenner ein Flammrohr 1, ein koaxial in diesem angeordnetes Öl- oder Gasdüsenrohr
2, nachfolgend kurz als Düsenrohr 2 bezeichnet, an dessen Vorderende eine Öl- oder
Gasdüse 3 befestigt ist, eine erfindungsgemäße Stauscheibenhalterung 4 und eine
Stauscheibe 5 mit einer zentralen Öffnung. Die Stauscheibenhalterung 4 umfaßt eine
mit Paßsitz auf dem Düsenrohr 2 verschiebbare Buchse 6 und mehrere an dieser befestigte
Halteelemente 7, die die vor der vorderen Stirnfläche der Buchse 6 angeordnete Stauscheibe
5 tragen.
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Die Halteelemente 7 bestehen aus zur Achse des Flammrohrs 1 im wesentlichen
parallelen, radial von der Buchse 6 abstehenden, vorzugsweise aus einem Stahlblech
hergestellten Lamellen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier solcher
Lamellen vorgesehen, die längs des Buchsenumfangs um je 900 beabstandet sind und
sich daher paarweise diametral
gegenüberstehen. Wie insbesondere
Fig. 1 und 4 zeigen, besteht jede Lamelle aus einem in seiner Mitte mit einem axialen
Teilschlitz 8 versehenen und daher im wesentlichen U-förmigen Streifen, der einen
äußeren Schenkel 9, einen dazu parallelen inneren Schenkel 10 und einen beide verbindenden
Verbindungssteg 11 aufweist. Dieser ist mit einer axialen Verlängerung 12 versehen.
Der innere Schenkel 10 weist eine gerade Innenkante 13 von der Länge der Buchse
6 und an seinem dem Verbindungssteg 11 nahen Ende eine nach innen vorspringende
Nase 14 auf, die zum Hintergreifen der vorderen Stirnfläche der Buchse 6 dient.
Die ebenfalls gerade Außenkante 15 des inneren Schenkels 10 ist mit einem geringen
Steigungswinkel von z.B. 2° schräg zur Innenkante 13 angeordnet, so daß der Schenkel
10 von seinem freien Ende zum Verbindungssteg 11 hin allmählich breiter wird. Die
Außenkante 16 des äußeren Schenkels 9 ist im Vergleich zur Innenkante des Schenkels
10 ebenfalls schräg zur Innenkante 13 angeordnet, jedoch im Vergleich zur Außenkante
15 in entgegengesetzter Richtung, so daß ihr Abstand von der Innenkante 13 vom Verbindungssteg
11 her bis zum freien Ende des Schenkels 9 allmählich zunimmt.
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Der Steigungswinkel ist in diesem Fall ebenfalls vergleichsweise klein
und beträgt z.B. ca. ein bis zwei Grad. Die beschriebene Ausbildung der Kanten der
Halteelemente 7 hat zur Folge, daß die Außenkanten 15 und 16 im montierten Zustand
nach Fig. 1 jeweils von einem Konus mit kleinem Scheitelwinkel umhüllt werden.
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Der Zusammenbau der Stauscheibe 5 und der Stauscheibenhalterung 4
erfolgt bei ihrer Herstellung aus durch Schweißen verbindbaren Materialien, z.B.
Stahl oder Stahlblech, zweckmäßig mittels einer in Fig. 5 und 6 schematisch dargestellten
Vorrichtung. Diese enthält einen Zentrierring 17 mit einem an die schrägen Außenkanten
15 der inneren Schenkel 10 der Halteelemente 7 angepaßten Innenkonus 18a und 18b
und mehreren außen angeordneten radialen Teilschlitzen 19, die entsprechend der
gewünschten Lage der Halteelemente 7 an der Buchse 6 angeordnet sind und eine der
Materialstärke der Halteelemente 7 entsprechende Breite haben. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind vier Teilschlitze 19 vorgesehen, die
im Abstand von je 900 an die Außenperipherie des Rings 17 grenzen.
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Die Vorrichtung enthält ferner einen mit Paßsitz in die Buchse 6 einführbaren
Paßdorn 20 und einen mit Paßsitz auf diesen aufschiebbaren Stauscheibenträger 21.
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Die Montage beginnt damit, daß zunächst die äußeren Schenkel 9 der
Halteelemente 7 in die radialen Schlitze 19 des Zentrierrings 17 eingeführt werden,
wobei sich die Außenkanten 15 der inneren Schenkel 10 an den Innenkonus 18a,18b
anlegen.
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Danach wird die Buchse 6 eingelegt, bis sie mit ihrer vorderen Stirnfläche
an die Nasen 14 stößt. Durch axiale Verschiebung der Halteelemente 7 längs des Innenkonus
18a,18b wird nun sichergestellt, daß die Innenkanten 13 der Schenkel 10 fest gegen
den Außenmantel der Buchse 6 gepreßt werden.
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Anschließend wird auf dasjenige Ende des Paßdorns 20, an dem die Verlängerungen
12 zu liegen kommen, der Stauscheibenträger 21 aufgeschoben, wodurch die Stauscheibe
5 und die Buchse 6 exakt koaxial angeordnet sind. Der Paßdorn 20 wird nun in einer
aus Fig. 5 ersichtlichen Schräglage in einen Lagerbock 22 mit zwei Armen eingelegt,
die vorzugsweise prismatische Aufnahmen für den Paßdorn 20 aufweisen. Aufgrund der
Schräglage kommt dabei der Stauscheibenträger 21 mit dem einen Arm zur Aiilage,
während gleichzeitig die Stauscheibe 5 zentriert wird und die Verlängerungen 12
in die Schweißposition gelangen. Die Nasen 14 garantieren die genaue Lage der Buchse
6, insbesondere ihren axialen Abstand von der Stauscheibe 5 entsprechend den Einbauvorschriften.
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Damit bei der Schweißung möglichst wenig Verzug eintritt, wird jede
Lamelle 7 an zwei Punkten 23 und 24 einerseits mit der Stauscheibe 5, andererseits
mit der Buchse 6 verschweißt. Dabei liegt der Punkt 23 am freien Ende der Verlängerung
12, der andere Punkt 24 am freien Ende des inneren Schenkels 10. Die Schweißung
erfolgt mittels zwei Elektroden 25 und 26 jeweils mit einem Impuls, d.h. gleichzeitig
an den Punkten 23 und 24. Dazu wird vorzugsweise ein Schweißautomat
mit
Schutzgas eingesetzt. Beim nachfolgenden Abkühlen der Lamellen 7 tritt zwischen
den Punkten 24 und den Nasen 14 eine gewisse Schrumpfung der inneren Schenkel 10
in axialer Richtung ein, wodurch ein in radialer Richtung wirkender Klemmeffekt
im Bereich der Nasen 14 und damit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Buchse
6 und den Halteelementen 7 an dieser Stelle erzielt wird, was weitere Schweißpunkte
unnötig macht.
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Beim Gebrauch ruht die Buchse 6 auf dem Düsenrohr 2, durch das auf
ca. 600 bis 800 vorgewärmtes Öl oder Gas transportiert wird. Um dabei Energieverluste
weitgehend zu vermeiden, sollte die Kontaktfläche zwischen Düsenrohr 2 und Buchse
6 möglichst klein sein. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Buchse
6 an jeder Stirnseite mit mehreren, z.B. vier, radial nach innen ragenden, als Führungen
27 wirkenden Prägungen mit vergleichsweise kleinen Auflageflächen versehen wird.
Diese Führungen 27 werden beispielsweise mittels einer Vorrichtung nach Fig. 7 hergestellt,
die einen Paß dorn 29 zur Aufnahme der Buchse 6 und zwei Ringe 30 und 31 aufweist,
die an ihren der Buchse 6 zugewandten Stirnflächen mit Vorsprüngen 32 versehen sind.
Dabei sitzen die Ringe 30,31 mit Paßsitz auf dem Paßdorn 29, während die Buchse
6 einen etwas größeren Innendurchmesser als dieser besitzt. Werden die beiden Ringe
30 und 31 in der aus Fig.
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7 ersichtlichen Weise mittels einer Prägevorrichtung 33 gegen die
Stirnflächen der Buchse 6 gepreßt, dann werden dabei durch eine Art Fließprägung
die radial nach innen ragenden Führungen 27 erzeugt, wobei der Paßdorn 29 gleichzeitig
als Zentrierorgan wirkt, da er die radiale Streckung der Führungen 27 nach innen
festlegt. Dieser Effekt wurde bisher durch kostspieliges Ausdrehen der Buchse 6
erreicht.
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Bei herkömmlichen Mischeinrichtungen sind häufig aufwendige und kostspielige
Elektrodenhalterungen vorgesehen. Die Erfindung sieht lediglich einen Elektrodenhalter
in Form eines Winkelstücks 34 vor (Fig. 2 und 3), das am Außenmantel der
Buchse
6 verschweißt ist und einen parallel zu deren Achse verlaufenden Schenkel mit einer
Gewindebohrung aufweist, in die eine Befestigungsschraube 35 zur Befestigung einer
üblichen Block- bzw. Zündelektrode 36 eingedreht wird. Da die Projektionsfläche
des Winkelstücks 34 klein gehalten werden kann, ist die durch sie bedingte Luftverwirbelung
in dem das Flammrohr 1 durchsetzenden Luftstrom gegenüber bisherigen Lösungen relativ
klein.
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Der aus der Stauscheibe 5, der Buchse 6 und den Halteelementen 7 bestehende,
als vorgefertigte Einheit vorliegende Teil der Mischeinrichtung wird mittels der
Buchse 6 auf das Düsenrohr 2 aufgeschoben, das im Brennergehäuse des im Einzelfall
verwendeten Öl- bzw. Gasbrenners angeordnet ist. Zur Fixierung der Buchse 6 auf
dem Düsenrohr 2 dient eine Befestigungsschraube 49 (Fig. 1 und 3). Anschließend
wird in bekannter Weise das Flammrohr 1 aufgeschoben, bis die Stauscheibe 5 in einer
konischen Mündung 37 desselben angeordnet ist (Fig. 1). Durch axiales Verschieben
der Buchse 6 auf dem Düsenrohr 2 läßt sich dann der Ringspalt 38 zwischen der Stauscheibe
5 und der Mündung 37 je nach Leistung beliebig einstellen, was für die Bildung eines
gleichförmigen Öl/Luft-bzw. Gas/Luft-Gemisches aus dem ihn durchsetzenden Luftstrom
und dem die Düse 3 verlassenden und die zentrale Öffnung sowie radiale Schlitze
der Stauscheibe durchsetzenden Öl-bzw. Gasstrom von Bedeutung ist.
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Beim Aufschieben des Flammrohrs 1 auf die Halteelemente 7 gleitet
der zylindrische Innenmantel des F lammrohrs Flammrohrs 1 an deren schräg stehenden
Außenkanten 16 der Halteelemente 7 entlang. Besitzt der Durchmesser des die Peripherie
aller Halteelemente 7 umgebenden Hüllkonus im Bereich der Verbindungsstege 11 einen
etwas kleineren Durchmesser, im Bereich der freien Enden der Schenkel 9 dagegen
einen etwas größeren Durchmesser, als dem Innendurchmesser des Flammrohrs 1 in dessen
zylindrischem Teil entspricht, dann werden die äußeren Schenkel 9 beim Aufschieben
des Flammrohrs 1 um ihre Verbindungsstellen 39 mit den Verbindungsstegen 11 elastisch
leicht
nach innen gebogen (Federwirkung), wodurch eine selbsttätige
Zentrierung des gesamten Systems und insbesondere eine koaxiale Anordnung des Düsenrohrs
2 und der Stauscheibe im Flammrohr 1 erfolgt. Dieser Zentrierungsvorgang ist im
übrigen weitgehend unabhängig von den jeweils tolerierten Innendurchmessern oder
Unrundheiten der Flammrohre 1, da die federnd verbiegbaren Schenkel 9 der Halteelemente
7 die im Flammrohr 1 auftretenden Toleranzen ausgleichen. Die erhaltene Zentrierung
geht auch nicht verloren, wenn das Flammrohr 1 anschließend am Brennergehäuse befestigt
wird, da das Düsenrohr keine ideal starre Einheit bildet, sondern zumindest in radialen
Richtungen entweder selbst nachgiebig ist oder nachgiebig gelagert ist.
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Zur weiteren Verbesserung der Lage der Stauscheibe 5 im Flammrohr
1 werden erfindungsgemäß einige Sicken 40 (Fig.
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8) in die Mündung 37 des Flammrohrs 1 geprägt, die als Führung für
die Stauscheibe 5 dienen, insbesondere zur axialen Verschiebung der Buchse 6 mit
dem Düsenrohr 2. Die Herstellung (Prägung) dieser Sicken erfolgt mit Hilfe eines
Dorns 41 und einer Matrize 42, wie in Fig. 8 schematisch angedeutet ist. Beim Aufziehen
des Flammrohrs 1 auf die Stauscheibenhalterung 4 kommt die Außenperipherie der Stauscheibe
5 auf der Innenperipherie der Sicken 40 zu liegen, so daß sich ein gleichförmiger,
von Toleranzen der Flammrohrmündung weitgehend unabhängiger Ringspalt 38 ergibt.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt,
das auf vielfache Weise abgewandelt werden kann. Dies gilt beispielsweise in bezug
auf die Zahl und die relative Lage der im Einzelfall vorgesehenen Halteelemente
7 oder Sicken 40, aber auch im Hinblick auf die für die Zentrierung wichtigen Federeigenschaften
der Halteelemente 7.
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Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig.
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9 und 10 dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen
versehen sind. Anstelle der lamellenförmigen Halteelemente
7 sind
aus federnden Drahtelementen bestehende Halteelemente 43 vorgesehen. Beispielsweise
sind vier um je 900 versetzte Halteelemente 43 angeordnet, die sternförmig radial
von der Buchse 6 abstehen. Jedes Drahtelement 43 weist einen am Außenmantel der
Buchse 6 liegenden, mit dieser verbundenen Mittelabschnitt 44 mit einer der Nase
14 entsprechenden Nase 45, einen mit der Stauscheibe verbundenen Vorderabschnitt
46 und einen radial federnden, dem äußeren Schenkel 9 der Halteelemente 7 entsprechenden
Schenkel 47 auf. Dabei bilden die Schenkel 47 einen Winkel mit der Mittelachse der
Buchse 6, so daß ihre Außenkanten 48 wie die Außenkanten 16 der Schenkel 9 von einem
Konus mit kleinem Scheitelwinkel umhüllt werden. Die übrigen Funktionsmerkmale der
Ausführungsform nach Fig. 9 und 10 entsprechen denen der Ausführungsform nach Fig.
1 bis 8.
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Die Ausführungsform nach Fig. 9 und 10 eignet sich insbesondere für
solche Ölbrenner, die keine Vorwärmung aufweisen (z.B. Nahost oder andere Ölbilligländer)
oder möglichst preisgünstig herstellbar sein sollen.
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