DE8104594U1 - Feuerzug-schieber - Google Patents

Description

Absperrvorrichtung, insbesondere für den Rauchgas-Abzug einer Heizungs-Feuerung

Die Neuerung betrifft eine Absperrvorrichtung für den Rauchgas-Abzug einer Heizungs-Feuerung, die mit einer Steuerschaltung zum An- und/oder Abstellen des Brenners ausgerüstet ist, sowie mit einer im Abzugsrohr der Feuerung angeordneten Drosselklappe, die in eine "offen"- oder in eine "Geschlossen"-Stellung verschwenkt werden kann, insbesondere bei einer Ölheizungsanlage.

Für industrielle öfen, Haushaltöfen und dergleichen sind verschiedene automatische, im Rauchgasschacht angeordnete Absperreinrichtungen wie Feuerzug-Klappen oder -Schieber bekannt, welche das Rauchrohr dann, wenn keine Verbrennung im Ofen stattfindet, schließen, und im Fall einer im Ofer. stattfindenden Verbrennung öffnen. Die Offenstellung wird dabei normalerweise durch eine Feder bewirkt, so daß sich der Schieber beispielsweise bei Stromausfall selbsttätig aus der Schließ- in die Offenstellung bewegt. Andernfalls kann der Schieber auch durch ein einer Temperaturmeßvorrichtung funktionell zugeordnetes Gleichstrom-Solenoid in Schließstellung gesteuert werden.

Bei einer solchen Vorrichtung wird der Schieber aufgrund der Wirkung des Solenoids in schneller Bewegung aus seiner Offen- in seine Schließstellung gebracht, was aus zumindest zwei Gründen nicht wünschenswert ist:

1. Es entsteht ein zusätzliches Geräusch, wenn der Schieber seine Endstellung bei der schnellen Bewegung von der einen Stellung in die andere erreicht.

2. Es ist ein erhöhter mechanischer Aufwand erforderlich, um die Trägheit des sich schnell bewegenden Schiebers zu überwinden.

Bei einer anderen automatischen Feuerzug-Absperreinrichtung dient ein Elektromotor zum Drehen einer Klappe im Rauchrohr zwischen ihrer Offen- und Schließstellung, und zwar entweder mit oder ohne Rückstelleinrichtung. Eine derartige Vorrichtung ist in der US-PS 4 039 123 beschrieben. Diese Vorrichtung ist jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet, u. a. mit dem Mangel, daß die motorbetätigte Klappe mit einer Temperaturmeßvorrichtung verbunden sein muß, beispielsweise einem im Abgasrohr angeordneten Thermofühler zum Ein- und Ausschalten des zugeordneten Elektromotors. Der Antrieb spricht somit zur Betätigung unmittelbar auf das Signal des

Thermofühlers an. Aufgrund der Betriebserfordernisse bei dieser Vorrichtung schließt die Klappe, wenn ein die Temperatur in dem zu beheizenden Raum messender Thermostat abfällt, erst dann, wenn auch der im Rauchrohr des Ofens angeordnete Thermofühler eine Abkühl-Schwellenwerttemperatur unterschritten hat, die in den meisten Fällen auf etwa 170° C festgelegt ist.

Insbesondere im Fall einer ölfeuerung, die stöchiometrisch nicht genau abgestimmt ist und bei der infolgedessen eine unvollständige Verbrennung stattfindet, werden Ruß- und Kohleteilchen erzeugt, die in das Rauchrohr mitgenommen werden und sich dort ablagern, weil sie auch unverbrannte ölteilchen enthalten. Infolgedessen wird bei der Vorrichtung gemäß der genannten US-PS der Thermofühler mit wärmeisolierenden Kohleteilchen bedeckt. Durch diesen überzug kann die Ansprechempfindlichkeit des Fühlers erheblich beeinträchtigt werden, so daß sich die Schwellenwerttemperatur auf einen wesentlich höheren Wert als den Mindestwert von 170° C verschiebt, was zur Folge hat, daß der Fühler unzuverlässig arbeitet.

Dies führt gegebenenfalls zu einem vorzeitigen Schließen der Klappe, während immer noch heiße Rauchgase aus dem Ofenraum entweichen, weil sich in diesem noch öl befindet.

In diesem Fall erhöht sich die Kohlenmonoxid-Konzentration in gefährlicher Weise.

Andererseits kann auch der Fehler eintreten, daß die Klappe erst nach einer vergleichsweise zu langen Zeitspanne geschlossen wird, was zur Folge hat, daß die Wärme nicht im Feuerraum oder, genauer gesagt, im Kessel des Ofens in ausreichendem Maße zurückgehalten wird, sondern in der zu langen Zeitspanne zwischen dem Abschalten des Brenners und dem Schließen des Rauchrohrs entweichen kann.

Obgleich bei der Vorrichtung gemäß der genannten US-PS der im Rauchrohr angeordnete Fühler in gewissem Sinne auch als Zeitverzögerungsmechanismus ausgelegt sein kann, ist eine solche Lösung deshalb nicht zufriedenstellend, weil der Temperaturfühler eine nicht exakt vorher bestimmbare Zeitverzögerung hat, deren zeitliche Länge demnach unberechenbar variabel ist. Dies ist aus zwei sich eigentlich widersprechenden Gründen unannehmbar:

1· Die Absperrklappe bzw. das Rauchrohr kann zu schnell geschlossen werden, worauf im Feuerraum des Ofens gefährliche Abgase entstehen, die viel CO enthalten,

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2. Das Rauchrohr kann nicht schnell genug geschlossen werden, worauf in der Zeitspanne zwischen Stillsetzen des Ofens und Schließen der Absperrklappe große Wärme mengen über das Rauchrohr entweichen.

Die zuletzt genannte, mangelhafte Wärmezurückhaltung nach dem Abstellen des Brenners ist von besonderem Nachteil, weil sie zur Folge haben kann, daß die bekannte Vorrichtung unbrauchbar wird. Dieser Mangel wird bei einer großen Querschnittsflache des Abgaskanals bzw. Rauchrohrs sowie bei einer größeren Höhe des Schornsteins oder dergleichen noch einschneidender, weil in diesem Fall, wie für den Fachmann offensichtlich, aufgrund des größeren Zugs eine größere Luft- bzw. Gasmenge durchgesetzt wird.

Vorrichtungen der Art, wie sie in der genannten US-PS beschrieben werden, sind deshalb beispielsweise in Kanada durch den Kanadischen Normenverband verboten worden.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

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Der Zündzeitpunkt und der Zündabstellpunkt für den Brenner sollen genau eingehalten werden können. Dabei soll außerdem ein Synchronmotor vorgesehen sein, welcher die Klappe bzw. | den Schieber langsam aus der Offen- in die Schließstellung j bewegt. .

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einer neuerungsgemäßen Absperrvorrichtung für- den Rauchgasabzug einer Heizungsfeuerung der eingangs genannten Art durch eine Betätigungsvorrichtung für die Drosselklappe mit einem durch eine Welle mit der Drosselklappe verbundenen Synchronmotor zum Verschwenken derselben in die "Geschlossen"-Stellung. Eine Kontakteinrichtung, die zum Ein- und/oder Ausschalten des Brenners dient, arbeitet mit einem an der Welle angeordneten Schaltnocken zum Schließen der Kontakeinrichtung, wenn sich die Drosselklappe in ihrer "Offeststellung befindet. Bewegt sich die Drosselklappe unter der Wirkung einer Rückstellkraft in die "Offen"-Stellung, so schließt bei Erreichen dieser Stellung der an der Welle befindliche Schaltnocken die Kontakteinrichtung. Ein mit der Kontakteinrichtung in Reihe geschaltetes Kontaktpaar (Relais) ist dann ebenfalls geschlossen, so daß nunmehr der Brenner angefahren werden kann.

Mit der Neuerung ergibt sich der Vorteil, daß die Zeitfolge beim öffnen und Schließen in Abhängigkeit vom An- und Abstellen des Brenners genau eingehalten werden kann, weil die neuerungsgemäße Schalteinrichtung nicht von Rußablagerungen

- 7 oder anderen Störfaktoren beeinflußt werden kann.

Dabei ergeben sich weitere zweckmäßige Ausgestaltungen entsprechend den Merkmalen der Unteransprüche 2 und 3.

Im folgenden wird der Gegenstand der Neuerung anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

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Figur 1 eine perspektivische Darstellung des mechanischen Aufbaus einer Vorrichtung mit Merkmalen nach der Neuerung,

Figuren 2 und 3 Teilseitenansichten der Einrichtung gemäß Figur 1,

Figur 4 eine schematische Darstellung der Einbausituation der Drosselklappe beim Heizungskessel,

Figur 5 eine Vorderansicht der geschlossenen Klappe,

Figur 6 ein elektrisches Schaltbild für die neuerungsgemäße Vorrichtung und

Figur 7 eine Darstellung ähnlich Figur 5 einer anderen Ausführungsform einer Drosselklappe mit verkleinerter Querschnittsfläche, welche die für Gas- und Ölheizungen bevorzugte Dauerentlüftung in der Schließstellung gewährleistet.

Die Figuren zeigen eine Heizanlage mit einem gas- oder ölbeheizten oder mit anderem Brennstoff gespeisten Heizungskessel 30 zur Wärmeerzeugung, dessen Verbrennungs-Nebenprodukte bzw. Abgase von einem Rauchrohr bzw.

Feuerzug 32 abgeleitet werden. Der Heizungskessel 30 ist mit einer nicht dargestellten, dem Fachmann bekannten Steuerschaltung versehen, welche den Brenner ein- und ausschaltet.

Im Rauchrohr 2 ist eine Drosselstelle 1 mit einer Drosselklappe 15, 15' angeordnet, die zwischen einer "Geschlossen"-Stellung (ausgezogene Linie) und einer "Offen"-Stellung (strichpunktierte Linie) verschwenkbar ist. Mit der Drosselklappe 15 ist der neuerungsgemäße Betätigungsmechanismus verbunden, um sie zwischen "Offen"- und "Geschlossen"-Stellung zu verstellen. Dieser Betätigungsmechanismus umfaßt den Synchronmotor 6, der über die Welle 7 mit der Drosselklappe 15 verbunden ist und ein Zeitrelais 9 mit einer Verzögerungseinrichtung 9¹ mit einem ersten Schalter 9" zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zum Motor 6, um diesen zum Verschwenken der Drosselklappe 15 an Spannung zu legen. Der Betätigungsmechanismus umfaßt weiter einen Schalter 11, der zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der Brenner-Steuerschaltung in Reihe geschaltet ist und im geschlossenen Zustand die Steuerschaltung an Spannung legt, um den Brennerbetrieb aufrechtzuerhalten. Ein von der Welle 7 getragener Schaltnocken 4 in Form eines Hebels dient zum Schließen des zweiten Schalters 1 V, wenn sich die

Welle 7 mit dem Schaltnocken 4 in einer vorbestimmten Stellung z. B. bei geöffneter Drosselklappe 15 befindet. Ein Relais 18 mit zwei Kontaktpaaren spricht auf einen Thermofühler 43 an und ist mit diesem in Reihe geschaltet, so daß beim Schließen des Thermofühlers 4 3 beim Erreichen einer für den beheizten Raum gewählten Mindest-Umgebungstemperatur das Relais 18 zum öffnen des einen Kontaktpaars und Schließen des anderen Kontaktpaars erregt wird. Das eine Kontaktpaar ist dabei mit dem Synchronmotor 6 in Reihe geschaltet, so daß der Motor 6 abgeschaltet wird, woraufhin sich die Drosselklappe 15 unter der Kraft einer Rückstellfeder 14 in die "Offen"-Stellung dreht. Beim Erreichen der "Offen"-Stellung schließt der Schaltnocken 4 der Welle 7 den Schalter 11, der in bevorzugter Ausführungsform ein Mikroschalter ist. Hierauf ist die Steuerschaltung geschlossen, so daß der Brenner des Kessels 30 eingeschaltet wird, wobei das andere Kontaktpaar des Relais 18 mit dem Schalter 11 der Brenner-Steuerschaltung in Reihe geschaltet ist.

Wenn der Thermofühler 43 die eingestellte maximale Umgebungs- bzw. Raumtemperatur feststellt, öffnet er unter Ansteuerung des Relais 18, das daraufhin die beiden Kontaktpaare umschaltet, so daß in dem einen Schalt-

kreis augenblicklich die Brenner-Steuerschaltung unter Abschaltung des Brenners geöffnet wird, während im anderen Schaltkreis das Zeitrelais 9 mit seiner Verzögerungseinrichtung an Spannung gelegt wird, so daß die Spule 9¹ nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit den Schalter §" schließen läßt, um den Synchronmotor 6 zum Schließen der Drosselklappe 15 entgegen dem Uhrzeigersinn anlaufen zu lassen.

Gemäß den Figuren 1 und 4 ist eine Einrichtung 1 zum Absperren im Feuerzug bzw. Rauchrohr 32 an der Stromabseite eines Heizungskessels 30 angeordnet. Die Absperreinrichtung 1 ist dabei im Rauchrohr 32 einer barometrischen Klappe bzw. einem Schieber 33 nachgeschaltet.

Gemäß den Figuren 1 bis 5 umfaßt die Absperreinrichtung ein rohrförmiges äußeres Blechgehäuse 2, vorzugsweise aus aluminiumbeschichtetem Stahlblech, das korrosionsfest und für Temperaturen bis 650° C beständig ist, sowie eine das Gehäuse 2 diametral durchs-etzende Welle 7, die in an den Außenseiten des Gehäuses 2 montierten Lagern 16 gelagert ist. Eine kreisförmige Blechscheibe 15 ist als Drosselklappe an der Welle 7 befestigt und bei der Drehung der Welle 7 zwischen einer "Offen"- und einer "Geschlossen"-Stellung schwenkbar, um die effektive

Querschnittsfläche des rohrförmigen Gehäuses 2 entsprechend zu ändern. Das eine Ende der Welle 7 erstreckt sich zu einer Kupplung 8, die ihrerseits auf herkömmliche Weise mit dem Synchronmotor 6 verbunden ist, der seinerseits mit Abstandshaltern 6" in einem Gehäuse 20 montiert ist. An der Kupplung 8 ist ein als Schaltnocken vorgesehener Hebelarm 4 angebracht, der auch als Hebel zum mechanischen Verschwenken der Drosselklappe 15 aus der "Offen"- in die "Geschlossen"-Stellung und umgekehrt dient.

, In Figur 1 ist die Drosselklappe in strichpunktierten

Linien in einer teilweise geöffneten Stellung dargestellt,

wobei die gestrichelt eingezeichnete Stellung des Hebels 4 dieser teilweise geöffneten Stellung der Drosselklappe entspricht. Eine um den Hebel 4 herumgelegte Schraubenfeder 14 bewirkt eine Rückstellung der Welle 7 entgegen dem Antriebssinn des Synchronmotors 6, der die Drosselklappe voll öffnet, wenn er an Spannung liegt. Die Feder 14 vermag die Drosselklappe in die Schließstellung gemäß Figur 5 zurückzustellen und in dieser Stellung zu halten, wenn der Motor 6 ausgeschaltet ist.

Die in Figur 6 dargestellte Steuerschaltung enthält einen Klemmenblock 35 für den Anschluß der verschiedenen, dem

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Verzögerungs-Relais 9 zugeordneten Leitungen und Schaltkreise, sowie ein Relais 18 reit zwei Kontaktpaaren, und den Schalter 11. Ein Leitungspaar 40 ist mit einem 24 V-Transformator verbunden, welcher das gesamte System mit Strom speist. Ein Leitungspaar 42 ist mit einem Raumthermostatenschalter 43 verbunden, der im Schließzustand eine Wärmezufuhr anfordert, so daß der Heizzyklus eingeleitet wird. Dabei erregt der Thermostatschalter 43 das Relais 18, das daraufhin das erste Kontaktpaar schließt und das zweite Kontaktpaar öffnet. Ein Leitungspaar 41 ist an die Heizvorrichtung 30 angeschlossen und beispielsweise unmittelbar entweder mit einem nicht dargestellten Schaltventil zur Betätigung des ebenfalls nicht dargestellten Gasventils oder -hahns eines gasbeheizten Ofens, oder im Fall eines ölbrenners eines ölbeheizten Ofens, mit dem Elektromotor des ölbrenners verbunden. Dieses Leitungspaar 41 ist demnach mit der Einschalt/Ausschalt-Steuerschaltung des Brenners verbunden. Ein Zugang zu diesem Schaltkreis wird möglich, wenn dieses Leitungspaar mit der Brenner-Steuerung in Reihe geschaltet wird, so daß der Brenner bei geschlossenem Mikroschalter 11 eingeschaltet wird. Von den Klemmen des Klemmblocks 35 liegt das Leitungspaar 41 in Reihe mit dem Mikroschalter 11 und mit dem zweiten Kontaktpaar des Relais 18. Wenn das Relais 18 erregt ist, ist dieses zweite Kontaktpaar

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geschlossen.

Wenn der Motor 6 beispielsweise an Spannung liegt, um die Drosselklappe 15 in der Schließstellung gemäß Figur zu halten, befindet sich das Verzögerungsrelais 9 im Schließzustand. Wenn der Raumthermostatschalter 43 schließt und damit Wärmezufuhr anfordert, wird das Steuerrelais 18 erregt, so daß sich die Kontakte beider Kontaktpaare aus der in ausgezogenen Linien eingezeichneten Stellung in die gestrichelt eingezeichnete Stellung verlagern (vgl. Figur 6). Der Kontakt des Zeitverzögerungsrelais 9 verlagert sich aus der Schließstellung (gestrichelte Linie) in die Offenstellung (ausgezogene Linie), so daß der Motor 6 abgeschaltet wird. Bei abgeschaltetem Motor 6 bewegt die Rückstell-Schraubenfeder 14 die Drosselklappe 15 in die "Offen"-Stellung (strichpunktierte Linie gemäß Figur 1), und wenn die voll geöffnete Stellung erreicht ist (vgl. Figur 3), trifft der Ansatz des Hebels 4 an der Welle 7 auf einen Betätigungsarm 49 des Mikroschalters 11, um diesen zu schließen und dabei die Brenner-Steuerschaltung über das zweite Kontaktpaar des Relais 18 zu schließen. Hierbei wird der Brenner gezündet, so daß der Aufheizvorgang einsetzt.

Wenn der eingestellte Temperaturwert erreicht ist, öffnet der Thermostatschalter 43 und macht die Relaisspule 18 stromlos, so daß deren Kontaktpaare in die in Figur .6 in ausgezogener Linie eingezeichnete Stellung übergehen. Hierbei wird der Brenner abgeschaltet, weil das zweite Kontaktpaar das Relais 18 geöffnet worden ist. Die Zeitverzögerungsspule 9¹ wird erregt, doch aktiviert sie ihren Schalter erst nach Ablauf der vorgegebenen Zeitverzögerung des Verzögerungsschalters von typischerweise zwei Minuten. Nach Ablauf der Verzögerungszeit schließt der Schalter 9", wodurch der Synchronmotor 6 zur Rückführung der Drosselklappe 15, 15' in die Schließstellung angeregt wird.

Bevorzugt wird ein mechanischer Zeitverzögerungsmechanismus, vorzugsweise temperaturkompensiert, verwendet, wie solche heutzutage handelsüblich sind.

Wenn zu Wartungszwecken oder aus anderen Gründen die beschriebene elektrische Funktion der Drosselklappe 15, 15' übersteuert und diese in der "Offen"-Stellung festgelegt werden soll, kann der Hebel 4 von Hand aus der ausgezogenen eingezeichneten Stellung in die strichpunktiert eingezeichnete Stellung gemäß Figur 1 bewegt und ein Sperrbolzen 50 über den Hebel 4 vorgeschoben werden,

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so daß er diesen in lotrechter Stellung hält. Diese mechanische Übersteuerung ermöglicht eine Wartung der Absperreinrichtung 1 und des Brenners, wobei der Hebel 4 gleichzeitig, weil seine Längsachse in derselben Ebene liegt wie die Drosselklappe 15, eine Sichtanzeige für die tatsächliche Stellund derselben in der Absperreinrichtung darstellt.

Um die Betätigungsbauteile möglichst "kühl" zu halten, und eine Wärmeübertragung vom Rauchrohr 2 auf das Gehäuse 20 und seine Abdeckung 20' auszuschalten, sind diese Bauteile auf einer auskragenden Halterung 25 montiert, die gewünschtenfalls aus einem anderen Werkstoff als Metall hergestellt sein kann. Die Montage der Halterung 25 am Rauchrohr 2 erfolgt gemäß Figur 1 einfach mittels Blechschrauben .

Die in Figur 6 dargestellte abgewandelte Ausführungsform weist eine Drosselklappe 15' auf, deren Ränder parallel zueinander weggeschnitten sind, so daß die Drosselklappe 15¹ in der Schließstellung nur etwa 90 % der Gesamtquerschnittsflache des rohrförmigen Gehäuses 2 verschließt. Infolgedessen verbleiben auch in der voll geschlossenen Stellung der Drosselklappe 15' an zwei diametral gegenüberliegenden Randstellen Durchlässe 19 für das Rauchgas.

Dieses Merkmal ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Absperreinrichtung 1 für einen gasbeheizten Ofen mit Steuer- bzw. Vorzünderflamme verwendet wird, so daß das Abströmen von Verbrennungsprodukten, die im Feuerraum bei abgeschaltetem Ofen durch die Vorzünderflamme erzeugt werden, nicht behindert wird.

Claims (3)

-Al - Schutzansprüche

1. Absperrvorrichtung, insbesondere für den Rauchgasabzug einer Heizungsfeuerung mit einer im Abzugsrohr angeordneten Drosselklappe, die, angetrieben durch einen Stellmotor über eine Welle, in eine "Offen"- oder in eine "Geschlossen"-Stellung verschwenkbar ist, gekennzeichnet durch eine Kontaktvorrichtung (11) mit einem an der Welle (7) angeordneten Schaltnocken (4) zum Schließen der Kontaktvorrichtung (11), wenn sich di Drosselklappe (15, 15') in ihrer "Offen"-Stellung befindet,

und durch eine Rückstellfeder (14) , mit der die Drossel klappe in die "Offen"-Stellung bewegbar ist, wenn die Welle (7) antriebslos ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltnocken (4) ein längliches Element ist, das an der Welle (7) mitdrehbar befestigt ist, wobei das freie Ende des Schaltnockens (4) die Kontakteinrichtung (11) je nach seiner Stellung öffnet oder schließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakeinrichtung (11) ein Mikroschalter ist.