DE8302976U1 - Vorwaermgeraet - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
- F24H1/101—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply
- F24H1/102—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium using electric energy supply with resistance
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
- F23K5/02—Liquid fuel
- F23K5/14—Details thereof
- F23K5/20—Preheating devices
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Description
Die Neuerung betrifft ein Vorwärmgerät für Heizöl, %
das zwischen ölpumpe und Brenner vorzugsweise einer s|
mit öl betriebenen Kesselfeueranlage eingeschaltet
wird.
Es ist bekannt, daß der Wirkungsgrad ölbetriebener Kesselfeuerungsanlagen verbessert werden kann, wenn
das zur Verbrennung gelangende Heizöl vorgewärmt wird. Durch die Vorwärmung des Heizöls wird die Viskosität
verringert, wodruch einerseits die Zerstäubung ver- |
bessert und andererseits der Durchsatz durch die Brennerdüsen gesenkt werden kann. Infolge der feineren
Zerstäubung kommt es zu einer vollständigeren, rückstandsfreien Verbrennung des Heizöls, so daß trotz
kleinerem Durchsatz eine größere Wärmemenge erzeugt werden kann. Durch die rückstandsfreie Verbrennung
werden höhere Wartungsintervalle ermöglicht, der Wärme- ic-Übergang zum eigentlichen Wärmeträgermedj im bleibt
nahezu optimal und die Emission von Schadstoffen wird treduziert.
Es ist bereits bekannt, das von einem Tank zum Brenner gepumpte Öl durch elektrisch betriebene Heizpatronen
strömen zu lassen, wobei es entsprechend vorgewärmt wird. Die Regelung der Heizleistung derartiger Patronen
ist jedoch schwierig, bei Stillstand kann es zu lokalen Überhitzungen bzw. Dampfbildung in der Ölleitung
kommen, was äußerst unerwünscht und gefährlich ist. Selbstverständlich muß die bei der Vorwärmung zugeführte
elektrische Energie geringer sein als die Energie die durch den besseren Wirkungsgrad der Verbrennung
eingespart werden kann. Bekannte Heizpatronen arbeiten in der Regel nicht so effizient, da Wärmeverluste an
die Umgebung nicht verhindert werden können.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorwärmgerät der genannten Art zu entwickeln, das eine gleichbleibende,
nahe dem Optimum liegende Temperatur des dem
···!
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ί? 5
h 1 Brenner zugeführten Heizöls sicherstellt und das auch
\l bei Brennerstörungen bzw. zeitweisen Abschaltungen zu
f keiner lokalen überhitzung führt.
b 5 Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kenn-
zeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.
In einem Druckgefäß, dessen Volumen so groß ist, daß
'ξ es als eine Art Puffer wirkt, sind zwei Heizpatronen
p derart hintereinander geschaltet, daß das in die Druck-
kammer eintretende öl zunächst das Innere der ersten
Heizpatrone und dann mittels eines Tauchrohres das Innere der zweiten Heizpatrone durchströmt, worauf über
eine Umlenkung das öl gezwungen wird, an der Außenwandung der zweiten Heizkammer entlangzuströmen und erst
dann in das Innere des Druckbehälters eintritt. Die
Temperatur des ira Druckbehälter gespeicherten Heizöls
wird durch die über die Außenfläche der ersten Heiz-
K patrone abgegebene Wärme auf Betriebstemperatur geil
halten. Vorteilhafte Weiterbildungen der Neuerung sind
|j 20 Gegenstand der Unteransprüche.
Die Neuerung hat insbesondere den Vorteil, daß die
κ. elektrische Heizleistung der Heizpatronen dem Heizöl
zu nahezu 100% zugeführt wird, da keinerlei Wärmeverluste
an die Umgebung auftreten. Infolge der besonders gestalteten Strömungswege ist der Wärmeübergang
von der Heizpatrone an das Heizöl gut bzw. der Wärmeübergangskoeffizient
hoch, die Heizpatronen können entsprechend klein dimensioniert werden. Infolge der
Pufferwirkung des im Druckbehälter zwischengespeicherten Heizöls wird dem Brenner das Öl mit gleichbleibender,
nahe dem Optimum liegender Temperatur zugeführt, so
daß der Durchsatz minimiert und die Zerstäubung optimiert werden kann. Zu Beginn eines jeden Heizzyklus
steigt der Druck im Druckbehälter infolge der Wärmeausdehnung des eingeschlossenen ölvolumens an, da ein
RückfluR zur Pumpe raittels eines geeigneten Rückschlagventils
verhindert wird. Beim Öffnen der Brennerdüse
• I lilt
kommt es zu einem plötzlichen Druckausgleich mit entsprechend
feiner Zerstäubung, wodurch selbst beim Zündvorgang eine Rußbildung wirksam verhindert wird.
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Neuerung anhand
der beigefügten Zeichnung beispielsweise beschrieben. Die einzige Figur zeigt einen schematischen
Querschnitt durch ein Vorwärmgerät.
Das Gerät besteht aus einer druckfesten, beim gezeigten Ausführungsbeispiel zylindrischen, Kammer
Die Kammer wird über ein Einlaufrohr 12 von einer
nicht gezeigten Kreiselpumpe beschickt und ist über einen Ausgangsstutzen 14 mit dem Brenner bzw. der
Brennerdüse einer Kesselfeuerungsanlage verbunden. Im Inneren der Kammer 10 sind eine erste Heizpatrone
16 und eine zweite Heizpatrone 18 hintereinander und koaxial angeordnet. Die Heizpatronen 16/ 18 sind
zylindrisch und weisen jeweils einen rohrförmigen zentralen Durchlaß auf.
Zum Einführen der Heizpatronen in die Kammer sind geeignet dimensionierte Montagestutzen 20, 22 vorgesehen.
Selbstverständlich kann die gezeigte Ausführungsform auch derart abgewandelt werden, daß beide
hintereinander angeordnete Heizpatronen durch nur einen Stutzen in die Kammer einführbar sind.
Der zentrale Durchlaß der ersten Heizpatrone 16 ist
einerseits dicht mit dem Einlaufrohr 12 verbunden und andererseits mit einem Tauchrohr 24, das den Innenraum
der ersten Heizpatrone 16 mit dem Innenraum der zweiten
Heizpatrone 18 verbindet. Dabei reicht das Tauchrohr 24 bis unmittelbar an das durch eine entsprechende
Dichtung verschlossene Ende des zentralen Durchlasses der zweiten Heizpatrone.
Die zweite Heizpatrone 18 sitzt in einem becherartigen
a a * t · ι
Gefäß 26 derart, daß die Mündung des zentralen Durchlasses dem Boden des Bechers gegenüberliegt. Zwischen
Heizpatrone 18 und Boden des Bechers 26 wird so eine Druckkammer 28 gebildet.
Der Durchmesser des Gefäßes 26 ist größer als der Außendurchmesser
der Heizpatrone 18, so daß um die Heizpatrone 18 herum ein schmaler ringförmiger Spalt gebildet
wird, der sich über nahezu die gesamte Länge 0 der Heizpatrone 18 erstreckt.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zentrale Durchlaß der Heizpatrone 18 rohrförmig verlängert und
mit dem Boden des becherförmigen Gefäßes 26 verbunden. In der rohrförmigen Verlängerung sind Durchströmbohrungen
angeordnet, die das Innere der Heizpatrone 18 mit der eigentlichen Druckkammer 28 verbinden. Der
Ringspalt zwischen Heizpatrone 18 und der Innenwandung des becherförmigen Gefäßes 26 mündet in die Kammer
Die Kammer weist noch ein Entlüftungs- und Sicherheitsventil 30 auf, das bei überschreiten eines maximalen
Druckes anspricht und überschüssiges öl in die Rückführleitung von der Pumpe zum Tank einspeist. Des
weiteren ist die Kammer mit einem Temperaturfühler 32 versehen, der die beiden Heizpatronen 16, 18 derart
steuert, daß die Temperatur des in der Kanuner 10 befindlichen Heizöls unter 65°C absinkt und über 95°C
ansteigt. Selbstverständlich läßt sich dieses Intervall auch anders einstellen bzw. noch verkleinern.
Schließlich ist noch ein Sicherheitstemperaturfühler
34 in der Kammer vorgesehen, der eine weitere Beheizung der Heizpatronen 16, 18 unterbricht, wenn eine bestimmte
Maximaltemperatur, beispielsweise eine öltemperatur von 1100C überschritten wird.
Das Sicherheitsventil 30 hat eine Doppelfunktion, zu-
sätzlich zur Druckbegrenzung kann über dieses Ventil die beim Füllen anfallende Luft abgeblasen werden.
Die Kammer 10 kann mit einer nicht gezeigten Isolierung umgeben werden, die Wärmeverluste nach außen verhindert
und damit eine gleichbleibende Betriebstemperatur gewährleistet. An der Isolierung bzw. Ummantelung kann
eine Aufhängevorrichtung zum Befestigen an der Kesselverkleidung vorgesehen werden.
Die Meßsignale der Temperaturfühler 32, 34 werden an eine nicht gezeigte, beispielsweise auf IC-Basis aufgebaute
elektronische Temperaturregelung gegeben, die beispielsweise so ausgelegt sein kann, daß das das
Gerät durchströmende Heizöl immer eine Temperatur zwischen 700C und 900C aufweist.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, am Ende des zentralen Durchlasses der ersten Heizpatrone 16
eine Drosselöffnung in Form einer Staudüse 36 vorzusehen, deren Drosselwirkung selbstverständlich nicht
größer sein darf, als die Drosselwirkung der Brennerdüse.
Bei einer realisierten Ausführungsform für Heizkessel,
wie sie im Haushaltsbereich verwendet werden, kann die Kammer 10 ein Volumen von etwa 0,5-1 1 aufweisen.
Je nach gewünschtem Durchsatz kann das Volumen selbstverständlich auch größer oder kleiner sein.
Das Gerät arbeitet folgendermaßen. Das über das Einlaufrohr 12 eintretende öl wird im Inneren der ersten
Heizpatrone 16 erwärmt, die Drosselstelle 36 reguliert in gewisser Weise die Verweilzeit in der ersten Heizpatrone.
Das öl gelangt dann über das Tauchrühr 24 an den Boden des Innenraumes der zweiten Heizpatrone 18
und strömt in dem Ringraum zwischen Tauchrohr 24 und Innenwandung der Heizpatrone 18 nach '"rückwärts" und
t · ■ · I a
tritt über Durchströmbohrungen in die Druckkammer
ein. Von der Druckkammer 28 strömt es durch den Ringspalt, an der Außenfläche der Heizpatrone 18 entlang
in das Innere der eigentlichen Kammer 10 ein. Die Temperatur des in der Kammer 10 befindlichen Heizöls
wird weitgehend von der Heizleistung der ersten Heizpatrone 16 aufrechterhalten, die über ihre Außenwandung
Wärme an das im Inneren der Kammer 10 befindliche öl
abgibt.
10
Das öl in der Kammer steht unter einem bestimmten Druck, der von der die Kammer beschickende Kreiselpumpe aufrechterhalten
wird. Beim Anfahren der Anlage wird die gefüllte Kammer 10 geheizt, das öl dehnt sich aus und
der Druck steigt über den normalen Betriebsdruck hinaus
an, da ein geeignet angeordnetes Rückschlagventil ein
;; Zurückströmen des Öls von der Kammer in Richtung Pumpe
ϊλ verhindert. Lei Erreichen eines bestimmten Solldruckes,
if beispielsweise eines Druckes von 16 bar im Vergleich zu
20 9 bar Betriebsdruck, öffnet die Brennerdüse und der
% zerstäubte Heizölstrahl wird gezündet. Durch deu hohen
Druck erfolgt eine sehr feine Zerstäubung, die einerseits die Zündung erleichtert und andererseits eine
/ besonders rückstandsfreie Verbrennung sicherstellt,
s° daß auch beim Zünden der Anlage keine Rußablagerungen
am Kessel entstehen können. Der vor dem Zünden vor-
! handene überdruck wird selbstverständlich sofort abgebaut,
so daß die Kammer 10 \m Betriebszustand unter
einem Druck von beispielsweise 9 dar steht, der sich einerseits aus der Pumpenkennlinie und andererseits
aus den aufsummierten Strömungswiderständen ergibt.
Es ist offensichtlich, daß Modifikationen des g-.a^-igten
Ausführungsbeispie.les in konstruktiver Hinsicht möglich
sind, ohne vom eigentlichen erfinderischen Konzept i.', abzuweichen.
Claims (6)
- K 20 079/7weHerrnHorst HeimlerHeidelberger Str. 776100 Darmstadtε Vorwärmgerätöchutzansprüche: 1„ Vorwärmgerät für Heizöl zum Einbau zwischen Ölpumpe\ und Brenner eines Heizkessels mit elektrischen Heizpatronen,die vom Heizöl durchströmt werden, gekennzeichnet, daß eine druckfeste Kammer (10) mit einem Einlaß ; 5 für das vorzuwärmende öl, der direkt mit dem zentralen Durchlaß einer ersten, innerhalb der Kammer (10) angeordneten Heizpatrone (16) verbunden ist und einer weiteren, der ersten nachgeschalteten Heizpatrone (18), die derart in einem becherartigen Gefäß (26) angeordnet ist, daß zwischen dem Boden des Bechers (26) und einer Stirnfläche der zweiten Heizpatrone (18) eine Druckkammer (28) gebildet wird, die über einen schmalen Ringspalt zwischen der Außenwandung dieser zweiten Heizpatrone (18) und der Innenwandung des becherartigen Gefäßes (26) ,der sich ii1 -·■;·■; die Länge der Heizpatrone erstreckt, mit dem Inneren der Kammer (10) in Verbindung steht und daß derI > t ·zentrale Durchlaß der zweiten Heizpatrone (18) einseitig geschlossen ist und andererseits in die Druckkammer (28) mündet und vom zentralen Durchlaß der ersten Heizpatrone (16) ein Tauchrohr (24) bis in Nähe des geschlossenen Endes des zentralen Durchlasses der zweiten Heizpatrone (18) führt, wobei das Tauchrohr (24) den Boden des becherförmigen Gefäßes (26) dichtend durchsetzt und daß von der druckfesten Kammer (1Ü) eine Rohrleitung (14) zum Brenner führt.
- 2. Vorwärmgerr't nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizpatronen (16, 18) über wenigstens einen Montagestutzen (20, 22) in die Kammer (10) einführbar und hintereinander koaxial angeordnet sind.
- 3. .Vorwärmgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (10) ein Temperaturfühler (32) für die Betriebstemperatur und ein weiterer Temperaturfühler (34) für das Abschalten der Heizpatronen bei Überschreitung der maximal zulässigen Temperatur vorgesehen sind.
- 4. Vorwärmgerät nach einem der Ansprüche 1 his 3,dadurch gekennzeichnet, daß an der Kammer (10) ein Sicherheitsventil (30) angeordnet ist, über das bei überschreiten eines maximalen Druckes Heizöl in die Rückführleitung der Pumpe abgeführt wird.
- 5,, Vorwärmgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des zentralen Durchlasses der ersten Heizpatrone (16) eine Staudüse (36) vorgesehen ist, deren Drosselwiderstand kleiner ist, als der Drosselwiderstand der Brennerdüse.
- 6. Vorwärmgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Durchlaß der zweiten Heizpatrone (18) rohrförmig bis zumBoden des becherförmigen Gefäßes (26) verlängert ist und in der rohrförmigen Verlängerung Durchlaßbohrung zur Druckkammer (28) angeordnet sind.
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