DE8302976U1

DE8302976U1 - Vorwaermgeraet

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Publication number: DE8302976U1
Application number: DE19838302976U
Authority: DE
Original assignee: HEIMLER HORST 6100 DARMSTADT DE
Current assignee: HEIMLER HORST 6100 DARMSTADT DE
Priority date: 1983-02-03
Filing date: 1983-02-03
Publication date: 1983-06-23
Also published as: JPS6016214A; EP0115861A1; CA1223192A; US4562336A

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

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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

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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

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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

K 20 079/7we

Herrn

Horst Heimler

Heidelberger Str. 77

6100 Darmstadt

ε Vorwärmgerät

öchutzansprüche

: 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 der

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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 zum

Boden des becherförmigen Gefäßes (26) verlängert ist und in der rohrförmigen Verlängerung Durchlaßbohrung zur Druckkammer (28) angeordnet sind.