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Regelung für mit Brenngasen betriebene Luftstromerwärmer Bei mit Brenngasen
betriebenen Lufterwärmern, :durch deren Wärmeaustauschkörper ein Luftstrom mittels
eines Gebläses gefördert wird, ist es bekannt, die Temperatur des Luftstroms oder
des Luftinhalts des Raumes, in welchen .die erwärmte Luft gefördert wird, dadurch
zu regeln, daß ein temperaturempfindliches Glied auf die Brennstoffzufuhr zum Brenner
des Lufterwärmers einwirkt. Diese Regeleinrichtung hat den Nachteil, @daß bei starker
Verringerung oder gänzlichem Abstellen der Brennstoffzufuhr die immer in gleicher
Menge durch :den Wärmeaustauscher geförderte Luft nur wenig oder nicht mehr erwärmt
wird und daß demzufolge auch die wärmeaustauschenden Wände des Wärmeaustauschkörpers
eine starke Temperaturerniedrigung erfahren. Diese Wandabkühlung kann so weit gehen,
daß die Wandtemperatur den Taupunkt der Brenngase unterschreitet, so daß sich .ein
Teil des in den Brenngasen in Dampfform enthaltenen Verbrennungswassers an den Wänden
des Wärmeaustauschers als Feuchtigkeit niederschlägt. Ein solcher Feuchtigkeitsniederschlag
wirkt erfahrungsgemäß stark korrodierend auf die Wärmeaustauscherwand, für welche
in der Hauptsache als Werkstoff nur Eisen. in Betracht kommt, da andere wirklich
korrosionsfeste Werkstoffe aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel von der Verwendung
ausgeschlossen sind.
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Bekannt sind weiterhin mit Brenngasen betriebene Lufterwärmer, deren
Wärmeleistung in der Weise geregelt wird, daß ein wärmeempfindliches Glied die Menge
der zu erwärmenden Luft verändert und daß weiterhin die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit
von :der Luftmenge verändert wird. Diese Veränderungen gehen hierbei allmählich
nach Maßgabe der Änderung der zu regelnden Raumtemperatur o. dgl. vor sich. Eine
solche Regelung durch allmähliche Änderung der Belastung hat den Nachteil daß in
den Perioden geringerer Belastung der Wirkungsgrad der Heizung wesentlich niedriger
ist und die Heizung im ganzen also erheblich unwirtschaftlicher arbeitet als bei
voller Belastung. Außerdem wird die Gefahr der Unterkühlung der Brenngase bis unter
deren Taupunkt auch bei einer Dolchen gemeinsamen Regelung von Luft und Brennstoff
nicht mit voller Sicherheit erreicht, da sich beispielsweise infolge ungleicher
Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten beider Stoffe Tiber die Durchflußquerschnitte
des
Wärmeaustauschers an einzelnen Stellen, namentlich bei geringer
Belastung, doch solche Unterkühlungen ergeben können, die dann zu einer schädlichen
Korrosion Anlaß geben.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Regelung für Brenngaslufterwärmer,
bei welcher diese schädliche Abkühlung der Wärmeaustauscherwände unter den Taupunkt
der Brenngase in besonders weitgehendem Maße vermieden wird und bei welcher zugleich
die Wirtschaftlichkeit nicht nachteilig beeinflußt wird. Das letztere ist für mit
Brenngasen betriebene Heizanlagen von besonderer Bedeutung, da das Brenngas in den
meisten Fällen im Verhältnis zu anderen Brennstoffen, z. B. Kohle, je Einheit des
Heizwertes verhältnismäßig teuer ist. Es muß deshalb bei mit Brenngasen betriebenen
Heizanlagen auf gute Wirtschaftlichkeit des Betriebes besonderer Wert gelegt werden.
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Nach derErfindung erfolgt dieRegelung von mit Brenngasen betriebenen
Lufterwärmern in der Weise, daß ein auf der Warinluftseite, z. B. in dem mit dem
Warmluftstrom zu beschickenden Raum, angeordnetes lufttemperaturempfindliches Glied
die Energiezufuhr zum Antriebsmotor des den Luftstrom erzeugenden Gebläses bei Überschreitung
der zulässigen Temperaturspanne voll ausschaltet, bei ihrer Unterschreitung voll
einschaltet, und daß die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von .dem sich hiernach
ergebenden Betriebszustand, Stillstand oder Lauf, der Luftfördereinrichtung gleichfalls
entweder ganz abgestellt oder voll angestellt wird.
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Die Brennstoffzufuhr kann hierbei in Abhängigkeit vom Vorhandensein
oder Fehlen der Energiezufuhr zum Gebläseantriebsmotor geregelt, d.11. an- und abgestellt
werden. Bei elektrischem Antrieb dieses Motors erfolgt dieses An- und Abstellen
der Brennstoffzufuhr zweckmäßig mittels eines vom Motorstrom durchflossenen Elektromagneten,
beim Antrieb durch ein Druckmittel, Druckluft, Druckwasser, Dampf, mittels eines
druckempfindlichen Gliedes. Das An- und Abstellen der Brennstoffzufuhr kann ferner
in Abhängigkeit von der Motor- oder Gebläsedrehzahl, vom Drehmoment oder vom Schraubenschub
bei Axialschaufelgebläsen erfolgen. Hierbei enthält die Luftstromerzeugungseinrirhtung
ein Glied, das etwa nach Art eines Dreh.zahlinessers oder einer Leistungswaage oder
eines Kraftmessers arbeitet und auf die Brennstoffzufuhr einwirkt. Schließlich kann
die Brennstoffzufuhrsteuerung auch in Abhängigkeit von dem Strömungszustand des
vom Gebläse erzeugten Luftstromes erfolgen. Zu dem Zweck kann beispielsweise der
Luftstrom auf einen einer Gegenkraft ausgesetzten Widerstandskörper einwirken, der
sonach je nach der Stärke des Luftstroms seine Lage verändert und dabei z. B. ein
Steuerventil verstellt. Ferner kann der Staudruck des Luftstroms zu einem einer
Gegenkraft ausgesetzten Kolben i geleitet werden, dessen Verstellung eine Veränderung
der Brennstoffzufuhr bewirkt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, aus dein Luftstrom
einen kleinen Teil abzuzweigen und als Brennluft zu einer Flamme hinzuleiten, die
auf ein wärmeempfindliches Schaltglied einwirkt und dieses bei genügender Brennluftzufuhr,
Gebläseantriebsinotor eingeschaltet, im einen Sinne, bei ungenügender Brennluftzufuhr,
Motor ausgeschaltet, im anderen Sinne verstellt.
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Es ist an sich bekannt, die Brennstoffzufuhr zu einem Luftstromerwärmer
in Abhängigkeit vom Strömungszustand des vom Gebläse erzeugten Luftstroms zu regeln,
beispielsweise indem ein vom Luftstrom getroffener, einer Gegenkraft ausgesetzter
Körper diese Brenn-Stoffzufuhr beeinflußt. Hierbei unterliegt je-1 doch nur der
eine Stoff, der Brennstoff, nicht aber auch der andere Stoff, die zu erwärmende
Luft, der Beeinflussung durch das temperaturempfindliche Glied; außerdem ergibt
diese temperaturabhängige Beeinflussung eine stetige Veränderung der Brennstoffzufuhr
und nicht abwechselnd volle Zufuhr und gänzliche Abstellung des Brennstoffs.
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In der Zeichnung zeigt Abb. i ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Die Abb. 2 und 3 zeigen Sonderausgestaltungen der Einrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr.
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Übereinstimmende Teile der Abbildungen sind gleich bezeichnet.
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Bei der Einrichtung nach Abb. i fördert ein Schaufelgebläse t, das
vom Elektromotor z angetrieben wird, Luft durch eine Leitung 3. In diese Leitung
ist ein Wärmeaustauschkörper eingebaut, bestehend aus senkrecht angeordneten flachen
Rohren 5, welche außen von der Luft bestrichen, innen von Heizgasen durchzogen werden.
Die erwärmte Luft wird in einen Raum 6 geleitet, zu dessen Beheizung sie dient.
Die zur Erwärmung der Luft dienenden Brenngase werden in einer Brennkammer 7 durch
Verbrennung von Gas erzeugt, das über die Zuleitung 8 zum Brenner 9 geführt wird.
Die Brenngase durchströmen die Röhren 5 des Wärmeaustauschers und ziehen sodann
durch den Abzug io ins Freie. In den Raum 6 ist ein temperaturempfindliches Glied
eingebaut, das zwei Stäbe i i und 12 verschiedener Wärmedehnung enthält. Die Dehnungsunterschiede
werden über ein Hebelwerk 13 auf einen elektrischen Schalter, z. B. Kippschalter.
14 übertragen, der über Leitungen 15
so in die Stromzufuhr 16 zum Gebläseantr_ebsmotor
2 eingeschaltet ist, daß er je
nach seiner Stellung den Motor ein-
oder ausschaltet.
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In die Stromleitungen 15 ist ein Elektromagnet 17 eingeschaltet, dessen
Kern 18 mit dem Gasventil ig verbunden ist, das durch eine Feder 2o im Sinne des
Schließens belastet ist. Vor diesem Ventil ist von der Gasleitung 8 eine Zündleitung
35 abgezweigt, .die in die Nähe des Brenners 9 führt.
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Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Wenn die Temperatur im Raume
6 die ge-«-iinschte Höhe noch nicht erreicht hat, hält das 'temperaturempfindliche
Glied 11, 12 den Schalter 14 in Einschaltstellung. Das Gebläse i ist sonach in Betrieb
und fördert Luft durch den Wärmeaustauschkörper und weiter zum Raum 6. Der Elektromagnet
17 ist hierbei erregt, hat also seinen Kern 18 angezogen und hält dadurch das Gasventil
i9 entgegen der Spannung der Feder 2o offen, so daß der Brenner 9 mit voller Flamme
brennt und seine Verbrennungsgase die den Wärmeaustauscher durchströmende Luft erwärmen.
Steigt die Temperatur im Raum 6 zu hoch an, so bringt das temperaturempfindliche
Glied i 1, 12 den Schalter 14 in Ausschaltstellung. Demgemäß wird die Stromzufuhr
zum Gebläseantriebsmotor 2 unterbrochen. Das Gebläse i kommt zum Stillstand, und
der stromlos gewordene Magnet 17 läßt seinen Kern i8 los, so daß das Gasventil i9
sich schließt und der Brenner 9 erlischt. Sobald daraufhin die Temperatur im Raum
6 wieder absinkt, bringt das temperaturempfindliche Glied 11, 12 den Schalter 14
wieder in Einschaltstellung, das Gebläse i läuft wieder an, der Magnet 17 wird wieder
erregt, die Gaszufuhr zum Brenner 9 also wieder geöffnet, und das an der Zündflamme
sich entzündende Gas erwärmt wieder die den Wärmeaustauscher durchströmende Luft.
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Bei der Einrichtung nach Abb. 2 ragt in die Luftleitung 3 der eine
Arm 2i eines Winkelliebels hinein, der eine quer zur Strömung stehende Platte 23
trägt und auf den eine Feder 24 im Sinne einer Verstellung entgegen dem Luftstrom
einwirkt. Der andere Hebelarm 22 ist an ein Steuerventil 25 eines an sich bekannten
Gasschalters angeschlossen. Dieser weist eine in einem Gehäuse 26 eingeschlossene
Membran 27 auf, die in der Ruhelage den Gaseintritt 28 zu der auf :der einen Membranseite
liegenden Kammer 29 abschließt. Die Kammer 3o auf der anderen Membranseite steht
über die eine enge Drosselstelle 31 enthaltende Leitung 32 mit der Gaszuleitung
8 und über das Steuer'ventil25 mit einer im Verhältnis zur Drosselstelle 31 weiten
Abflußleitung 33 in Verbindung. Von der Kammer 29 zweigt das Brennerrohr 9 ab; von
.der Zuleitung 8 ist ferner wieder eine Zündleitung 35 bis in die Nähe des Brenners
:geführt. Die Einrichtung wirkt wie folgt: Solange der Motor 2 .durch das temperaturempfindliche
Glied i 1, 12 eingeschaltet und das Gebläse i sonach in Betrieb ist, wirkt der Luftstrom
auf den Körper 23 so ein, daß die entstehende Strömungskraft das Steuerventil 25
entgegen der Kraft der Feder 24 offen hält. Demzufolge herrscht in der Kammer 29
ein Überdruck gegenüber der Kammer 30, welcher die Membran 27 vom Gaseinlaß z8 abgerückt
hält, so daß das Gas unbehindert zum Brenner 9 strömen kann.
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Wird der Motor ausgeschaltet und das Gebläse demzufolge stillgesetzt,
so bewirkt die Feder 24 das Schließen des Steuerventils 25. In der Kammer
30 herrscht dann derselbe Druck wie in der Gaszuleitung 3, und die Membran
27 schließt den Gaseinlaß 28 ab, so daß der Brenner 9 erlischt.
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Bei der Einrichtung nach Abb. 3 wirkt der vom Gebläse i erzeugte Staudruck
über die Leitung 4o auf die eine Seite einer Membran .I1, deren andere Seite durch
den atmosphärischen Druck und durch die Kraft einer Feder 4.2 belastet ist. Mit
dieser -Membran ist ein Gasventil 43 verbunden, das zwischen der Zuleitung 8 und
dem Brenner 9 angeordnet ist. Solange der Staudruck wirkt, wird das Gasventil 43
entgegen der Spannung der Feder 42 offen gehalten; sobald er beim Stillsetzen des
Gebläses i verschwindet, wird das Gasventil 43 durch die Feder 42 geschlossen.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Regelungsart ist nicht auf Luftstromerwärmer,
die mit gasförmigen Brennstoffen betrieben werden, beschränkt, sie ist vielmehr
sinngemäß auch bei solchen mit Beheizung durch flüssige Brennstoffe möglich. So
kann man zum Abstellen der Beheizung bei Dochtbrennern z. B. für Spiritus und ähnliche
Brennstoffe den Docht von der Außenluft absperren, bei Druckzerstäubungsbrennern
die den Druck in der Brennflüssigkeit erzeugende Pumpe stillsetzen, bei Brennern
mit mechanischer Förderung und Zerstäubung den Förder-und Zerstäuberantrieb abstellen,
u. dgl. m. In allen Fällen ist, wie auch beim Gasbetrieb, ein ständig wirksames
Zündmittel, z. B. eine Zündflamme, vorzusehen, die beim Wiederanstellen der Brennstoffzufuhr
die sichere Entzündung des Brennstoffs herbeiführt.