DE4309099A1 - Düsenstock mit Ölvorwärmung für Ölbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Düsenstock, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Düsenstöcke dieser Art finden vor allem in Hausheizungsan­ lagen Anwendung. Sie sind inmitten des Luftstromes angeord­ net und werden daher ständig gekühlt. Niedrige und bei Start/Stop-Betrieb des Ölbrenners ständig schwankende Öl­ temperaturen führen aber zu ungünstiger Ölverbrennung. Thermostatisierte elektrische Ölvorwärmung sichert eine gleichbleibende optimale Temperatur des Öls, das folglich mit konstanter Viskosität optimal mit gleichbleibendem Flammbild verdüst werden kann.

Bekannte Düsenstöcke der eingangs genannten Art weisen bei­ spielsweise im Rohr angeordnete ummantelte Heizspiralen auf. Die Thermostatisierung erfolgt in der Regel von außen, auf jeden Fall aber an einem anderen Ort als dem der Wär­ meerzeugung. Dies führt zu starken Regelschwankungen und zu starken Temperaturschwankungen beim Start/Stop-Betrieb. Die Ölviskosität kann auf diese Weise nur in sehr weiten Gren­ zen gehalten werden und es kann zu Überwärmungen kommen mit der Folge von Ölverkokung.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Düsenstock der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Öltemperatur in engeren Grenzen gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

PTC-Widerstände, also Widerstände mit positivem Temperatur- Coeffizienten sind zu Thermosatisierungszwecken auf vorlie­ gendem Gebiet bekannt, beispielsweise als Vorwiderstände eines elektrischen Heizelementes. Der Widerstand steigt bei Temperaturanstieg. Es erfolgt eine Stromdrosselung so daß sich schließlich eine konstante Temperatur einstellt. Durch Wahl der angelegten Spannung bzw. durch Auswahl des PTC-Wi­ derstandes läßt sich jede gewünschte Temperatur einstellen. Wird der PTC-Widerstand erfindungsgemäß im Rohr als Heiz­ element verwendet, so ergibt sich der Vorteil, daß der Ort der Temperaturerfassung und der Ort der Wärmeerzeugung zu­ sammenfallen. Die Temperatur des Öles kann auf diese Weise hochgenau eingestellt werden, insbesondere ohne jede Gefahr von Überhitzungen beispielsweise beim Start/Stop-Betrieb. Außerdem besteht die gesamte Ölvorwärmeinrichtung nur aus dem PTC-Widerstand. Es ergibt sich also ein denkbar einfa­ cher und kostengünstiger Aufbau.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Da als Strömungsmedium im Rohr nur Öl in Frage kommt und dies ausreichende elektrische Isolationseigenschaften auf­ weist, ist eine Isolierung des PTC-Widerstandes und seiner Anschlüsse nicht erforderlich. Lediglich im Bereich der Herausführung der Anschlußdrähte durch das Rohr muß für ge­ eignete Isolierung gesorgt werden, am einfachsten durch Ausbildung des Rohres aus Kunststoff.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Das poröse Material sorgt mit seiner guten Wärmeleitfähig­ keit dafür, daß die auf der Oberfläche des PTC-Widerstandes sich einstellende hochkonstante Temperatur nicht nur in dessen unmittelbarer Nähe, sondern durch Wärmeleitung im Material im gesamten Rohrquerschnitt eingestellt wird. Da das Öl durch das poröse Material in engem Kontakt strömt, wird vermieden, daß beispielsweise im Abstand zum PTC-Wi­ derstand kaltes Öl vorbeiströmen kann.

Dabei sind vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 4 vorge­ sehen. Sinterbronze ist aufgrund ihrer elektrischen und me­ chanischen Eigenschaften für diese Zwecke gut geeignet.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Bei innen isolierender Ausbildung des Rohres kann das gut wärmeleitfähige Material, das in der Regel auch elektrisch leitfähig ist, so angeordnet sein, daß es sowohl das Rohr berührt als auch beispielsweise stromführende Teile des PTC-Widerstandes, ohne daß es zu Kurzschlüssen kommt.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruchs 6 vorgesehen. PTC-Widerstände dieser Bauform sind als für Heizzwecke ge­ eignete Leistungswiderstände kostengünstig verfügbar und weisen große, gut kontaktierbare Kontaktflächen auf. In Sandwichanordnung mit je zwei Halbkörpern auf jeder der Kontaktflächen ergibt sich ein im wesentlichen runder Quer­ schnitt der Sandwichanordnung, der in ein im Innendurchmes­ ser passendes Rohr ohne weitere Befestigungsmaßnahmen ver­ schiebungssicher eingefügt werden kann. Da die Kontaktie­ rung über die elektrisch leitfähigen Halbkörper erfolgen kann, ergeben sich günstige Möglichkeiten der Gestaltung der Kontaktierung.

Dabei sind vorteilhaft die Merkmale des Anspruches 7 vorge­ sehen. Eine solche Kontaktierung läßt sich technisch beson­ ders einfach lösen. Es reicht aus, einfache selbstschnei­ dende Schrauben durch das aus Kunststoff bestehende Rohr bis gegen oder gegebenenfalls sogar in die Halbkörper zu schrauben, wobei allerdings für Ölabdichtung zu sorgen ist.

Auf der Außenseite des Rohres kann an den Schrauben kontaktiert werden.

Alternativ sind die Merkmale des Anspruches 8 vorgesehen. Die Anordnung aus dem PTC-Widerstand und den Halbkörpern ist hierbei von einem Kunststoffrohr umgeben, an zwei Stellen aber von in radialem Abstand stehenden elektrisch leitfähigen Metallringen, von denen jeweils wahlweise der eine oder andere Halbkörper über zwischengelegte Kontaktfe­ dern kontaktierbar ist. Die Metallringe ihrerseits können auf der freizugänglichen Außenfläche in üblicher Weise mit Anschlußdrähten verbunden sein.

In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste stark schematisiert dargestellte Aus­ führungsform im Teillängsschnitt durch das Rohr,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform im Längsschnitt durch das Rohr,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 mit Kontaktierungs­ schraube,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform im Längsschnitt durch das Rohr,

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt einen Düsenstock eines in seinen übrigen Tei­ len nicht dargestellten Ölbrenners mit einem Rohr 1, an dessen vorderem in der Figur rechts liegenden Ende eine Düse 2 befestigt, beispielsweise eingeschraubt ist. Das Rohr besteht im dargestellten Fall aus Metall. Vom linken Ende des Rohres her wird durch das Rohr 1 Öl der Düse 2 zu­ geführt, in der es in dem gestrichelt angedeuteten Winkel zerstäubt wird.

Im Inneren des Rohres 1, im wesentlichen in seiner Achse angeordnet, ist ein PTC-Widerstand 3 vorgesehen, und zwar im dargestellten Fall in einer Bauform mit zwei Anschluß­ drähten 4 an den Längsenden des Widerstandskörpers. Die An­ schlußdrähte 4, sind ohne Isolation durch den Innenraum des Rohres 1 geführt. Ein Kurzschlup ist aufgrund der guten Isoliereigenschaften des Öles nicht zu befürchten. Aus dem Rohr heraus sind die Anschlußdrähte 4, durch Isolierdurch­ führungen 5 verlegt.

Die Anschlupdrähte 4 sind an ihren Enden außerhalb des Roh­ res 1 in nicht dargestellter Weise mit einer Spannungs­ quelle verbunden, beispielsweise dem 220 Volt Wechsel­ stromnetz. Der PTC-Widerstand 3 ist in geeigneter Leistung und mit geeigneter Kurve seines Temperaturkoeffizienten ausgewählt derart, daß er das Öl im Rohr 1 auf der gewünschten Temperatur von beispielsweise 80°C hält, bei der das Öl von der Düse 2 optimal verdüst werden kann.

Um zu verhindern, daß in größerem Abstand vom PTC-Wider­ stand 3 an diesem vorbeiströmendes Öl nicht erwärmt wird, ist in bevorzugter Ausführung im Bereich um den PTC-Wider­ stand 3 herum der Raum zwischen diesem und der Innenwand des Rohres 1 mit einem porösen Material 6 gefüllt, das gute Leiteigenschaften aufweist und durch Wärmekontakt mit der Oberfläche des PTC-Widerstandes 3 auf dessen Temperatur ge­ halten wird. Falls das Material 6 elektrisch leitfähig ist, ist auf Isolation zu achten.

Die auf diese Weise gebildete Ölvorwärmung ist möglichst weit vorn in der Nähe der Düse 2 angeordnet, um das Öl in deren Bereich auf konstanter Temperatur zu halten.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen einen Düsenstock in anderer Aus­ führungsform. Auch hier ist wiederum ein Rohr 11 vorgese­ hen, das in diesem Fall aus elektrisch isolierendem Kunst­ stoff besteht. An den Enden sind Metallkupplungsstücke 9 und 10 auf das Rohr 11 aufgeschraubt, die jeweils, wie dar­ gestellt, zu den Enden des Düsenstockes hin Öffnungen mit Innengewinde aufweisen, in die eine Düse, entsprechend der Düse 2 der Fig. 1 auf einer Seite und ein von der Ölpumpe kommendes Anschlußrohr auf der anderen Seite abgedichtet eingeschraubt werden kann.

Das Rohr 11 umschließt mit seiner Innenwand eine Kreis­ querschnittsbohrung 12, die am besten aus Fig. 4 zu erkennen ist. In der Bohrung 12 sind in Längsrichtung hintereinander angeordnet zwei PTC-Widerstände 13 vorgesehen, die, wie aus Fig. 3 und 4 erkennbar, von fla­ chem, rechteckigem Querschnitt sind, wobei die Oberseite und die Unterseite als elektrische Kontaktflächen ausgebil­ det sind. Auch hier ist der Raum zwischen den PTC-Wider­ ständen 13 und der Innenwand des Rohres 11 mit porösem Ma­ terial ausgefüllt, in diesem Fall in Form von aus Sinter­ bronze gebildeten halbzylinderförmigen Halbkörpern 16. Die Halbkörper 16 liegen oben und unten den elektrischen Kon­ taktflächen des PTC-Widerstandes 13 an und stehen mit die­ sem in gutem Wärmekontakt und elektrischem Kontakt. Sie sind ferner so geformt, daß sie genau, gegebenenfalls mit etwas Spannung, in die Bohrung 12 des Rohres 11 passen. Öl strömt beispielsweise durch die Bohrung des Kupplungsstückes 10 in die Bohrung 12, in dieser durch die Halbkörper 16 an den PTC-Widerständen 13 vorbei und verläßt am Kupplungsstück 9 den Düsenstock durch die dort einge­ schraubte, nicht dargestellte Düse. Ein Isolierring 9′ sorgt für elektrische Isolierung der Halbkörper 16 gegen­ über dem Kupplungsstück 9.

Die Kontaktierung der PTC-Widerstände 13, die elektrisch parallel geschaltet sind, erfolgt über die ihren Kontakt­ flächen anliegenden Halbkörper 16. Dies ist in Fig. 4 dar­ gestellt, die eine Vergrößerung eines Ausschnittes der Fig. 3 zeigt, in der jedoch die Kontaktierungselemente zur zeichnerischen Vereinfachung weggelassen worden sind.

Wie Fig. 4 zeigt, ist ein Anschlußdraht 14 über eine Öse 15 mit einer selbstschneidenden Schraube 17 kontaktiert, die durch das Kunststoffmaterial des Rohres 11 einge­ schraubt ist und mit ihrer Spitze in den Halbkörper 16 einschneiden kann, um Kontakt zu geben. Besser jedoch, wie dargestellt, kontaktiert sie den Halbkörper 16 über eine Kontaktfeder 19. Ein O-Ring 18 sorgt für Ölabdichtung. Der andere Halbkörper auf der Unterseite der PTC-Widerstände 13 ist in entsprechender Weise von unten mit einer Schraube kontaktiert.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine dritte Ausführungsform. Wie aus den Figuren erkennbar, sind in diesem Fall wiederum zwei PTC-Widerstände 13 und zwei Halbkörper 16 in identi­ scher Weise vorgesehen wie bei der Ausführungsform der Fig. 2 bis 4. Diese Anordnung ist in einem Kunststoffrohr 21 angeordnet, das etwa in der Mitte des Düsenstockes einen nach außen ragenden Flansch 30 aufweist. Auf das den Flansch 30 überragende kurze Ende des Rohres 21 ist ein Me­ tallring 31 aufgeschraubt. In diesen ist ein kurzes Rohr­ stück 21′ eingeschraubt mit Flansch 30′, wobei der Metall­ ring 31 stirnseitig bei der Verschraubung gegen die Flan­ sche 30 und 30′ zur Anlage kommt. Auf dem den Flansch 30′ überragenden kurzen Stück des Rohres 21′ ist ein zweiter Metallring 31′ aufgeschraubt, in den ein Endstück 20 in Endanlage eingeschraubt ist.

Die auf diese Weise gebildete Stapelverschraubung 21, 31, 21′, 20 ist derart dimensioniert, daß zwischen den Enden des Rohres 21 und 21′ sowie zwischen 21′ und dem Kupplungs­ stück 20 ringförmige Räume 32, 32′ unter den Ringen 31, 31′ frei bleiben. In diesen sind Kontaktfedern 33, 33′ angeord­ net, mit denen elektrischer Kontakt hergestellt wird zwi­ schen dem oberen Halbkörper 16 und dem Metallring 31 sowie dem unteren Halbkörper 16 und dem Metallring 31′. In den Metallringen 31, 31′ sind Bohrungen 34, 34′ vorgesehen, in denen Kontaktierungsschrauben für Anschlußdrähte einge­ bracht werden können.

Das längere, den Flansch 30 nach links überragende Stück des Rohres 21 weist ein mit Gewinde aufgeschraubtes Über­ wurfmetallrohr 35 auf, das an seinem Ende als Kupplungs­ stück beispielsweise zum Einschrauben der Düse ausgebildet ist. Das Metallrohr 35 ist außen mit einem Isolierüberzug 36 versehen. Ein ähnlicher dünnerer Isolierüberzug 37 deckt die Metallringe 31, 31′ nach außen hin elektrisch isolie­ rend ab. Beide Isolierüberzüge 36 und 37 dienen im wesent­ lichen der Wärmeisolierung.

Claims (8)

1. Düsenstock mit Ölvorwärmung für Ölbrenner von Heizkes­ seln, bestehend aus einem Rohr (1, 11, 21), dessen vorderes Ende an die Düse (2) anschließt und dessen hinteres Ende mit der Ölförderpumpe verbunden ist, wo­ bei in dem Rohr ein thermostatisiertes elektrisches Heizelement angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizelement ein PTC-Widerstand (3, 13) vorge­ sehen ist.

2. Düsenstock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der PTC-Widerstand (3, 13) einschließlich seiner Anschlüsse (4) im Rohr (1, 11, 21) ohne Ummantelung vorgesehen ist.

3. Düsenstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1, 11, 21) we­ nigstens im Längserstreckungsbereich des PTC-Wider­ standes (3, 13) mit einem porösen, öldurchströmbaren, gut wärmeleitfähigen Material (6, 16) gefüllt ist.

4. Düsenstock nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material (6) aus Sinterbronze besteht.

5. Düsenstock nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1, 11, 21) wenigstens mit seiner Innenwand im Bereich des porösen Materiales (6, 16) elektrisch isolierend ausgebildet ist.

6. Düsenstock mit einem PTC-Widerstand (13) rechteckiger Grundform mit gegenüberliegenden Kontaktflächen, nach den Ansprüchen 3 oder 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material in Form zweier halbzylinder­ förmiger fester Halbkörper (16) in Kontakt mit den Kontaktflächen des PTC-Widerstandes (13) jeweils zwi­ schen diesem und der Innenwand des Rohres (11, 21) an­ geordnet ist und die elektrische Kontaktierung (17, 33) über die Halbkörper (16) erfolgt.

7. Düsenstock nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung über Schrauben (17) erfolgt, die durch das aus Kunststoff bestehende Rohr (11) abge­ dichtet gegen die Halbkörper (16) geschraubt sind.

8. Düsenstock nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (21, 21′) aus Kunststoff besteht und in einer in Längsrichtung verschraubten Anordnung Metall­ ringe (31, 31′) aufweist, die im radialen Abstand zu den Halbkörpern (16) gehalten sind und jeweils einen von diesen über Kontaktfedern (33, 33′) kontaktieren.