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Regler zur selbsttätigen Konstanthaltung der
Leistung von Heizgeräten
Es sind bereits Regler zur selbsttätigen Konstanthaltung der Leistung von Heizgeräten bei wechselnden Unterdrücken innerhalb des Gerätes gegenüber der äusseren Atmosphäre infolge wechselnder Rauchfangzugstärken und-bei festen Brennstoffen - verschiedener Veraschungsgrade durch entsprechende Beeinflussung der Verbrennungsluftzufuhr bekannt, wobei der Lufteintrittsquerschnitt mit Hilfe eines Regelorganes beeinflusst wird, das durch ein unter der Wirkung des Schornsteinzuges stehendes Steuerorgan bewegt wird, welches der Wirkung einer durch eine Feder, ein Gegengewicht od. dgl. hervorgerufenen Rückstellkraft unterworfen ist.
Bei diesen bekannten Reglern ist die Anordnung so getroffen, dass das Regelorgan und das Steuerorgan durch vollkommen selbständige Bauteile gebildet werden, wobei das Steuerorgan in einem ge- sonderen Messkanal spielt, hingegen das Regelorgan einen zum Messkanal senkrechten Regelkanal überwacht.
Demgegenüber kennzeichnet sich der erfindungsgemässe Regler dadurch, dass das Regelorgan und das Steuerorgan zu einem Drehkolbenschieber vereint sind, dessen entsprechend verlängerter Kolbenmantel als Regelorgan einen im Gehäusemantel vorgesehenen Regelquerschnitt überwacht, wobei nur eine einzige mit dem Inneren des Heizgerätes verbundene Unterdruckkammer vorgesehen ist, die sowohl an den Regelquerschnitt angeschlossen ist, als auch die Unterdruckseite des als Steuerorgan wirkenden Kolbenbodens des Drehkolbenschiebers darstellt.
Durch diese Ausgestaltung werden gegenüber bisher bekannten Reglern eine Reihe grundsätzlicher sowie fertigungsmässiger Vorteile erzielt.
Eine wesentliche Forderung an jedes Heizgerät ist seine Kleinstellbarkeit, die im vorliegenden Falle nur durch grosse Dichtheit des ganzen Gerätes also auch des Reglers gewährleistet werden kann.
Unkontrollierte Lufteintritte sind also auf ein Minimum einzuschränken. Als ein solcher muss der durch die unvermeidlichen Öffnungen zwischen den automatisch bewegten und den umschliessenden starren Teilen des Reglers eintretende Luftstrom angesehen werden. Diese Öffnungen werden bei bestehenden Ausfüh- rungen nur durch schmale Kanten begrenzt, in der erfindungsgemässen jedoch durch die verhältnismässig langen Mantelteil des Drehkolbenschiebers. Da der Strömungswiderstand bekanntlich mit der Länge des Strömungskanales wächst, ist die Tatsache leicht einzusehen, dass bei gleich sorgfältiger Fertigung die Dichtheit des erfindungsgemässen Gerätes wesentlich grösser ist, so dass sie selbst bei kleinen Heizgeräten den Anforderungen und Vorschriften gerecht wird.
Eine bedeutende bauliche und daher fertigungsmässige Vereinfachung besteht in der Anwendung nur eines Strömungskanales gegenüber zwei solchen bei bisherigen Ausführungen, die bis in den Ofenkörper getrennt geführt werden. Gleichzeitig werden damit die Undichtheiten abermals verringert, da die Gesamtlänge der Spalten zwischen den bewegten und den festen Teilen reduziert ist.
Ein gewisser Nachteil aller Verbrennungsluftregler, die nur auf den Druckunterschied zwischen Aschenraum und äusserer Atmosphäre ansprechen, ist der, dass die zur Verfügung stehenden Kräfte sehr klein sind.
Man wird daher bestrebt sein, neben einer entsprechend reibungsarmen Lagerung üblicher Art diese geringen Kräfte voll auszunützen. Dies geschieht bei dem erfindungsgemässen Regler dadurch, dass der volle Druckunterschied an der radialen Wand (Kolbenboden) des Drehkolbenschiebers zur Wirkung gelangt, ohne durch einen mehr oder weniger grossen Vorwiderstand geschwächt zu sein. Darüber hinaus kann die dem Druckunterschied ausgesetzte Fläche dank der erzielten Verringerung der Undichtheiten relativ gross gewählt und 40 dem Druck eine grosse Angriffsfläche geboten werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann der Regler auch mit einer zusätzlichen Vorrichtung
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zur Einstellung des Drehkolbenschiebers von Hand ausgestattet serin, u. zw. in der Weise, dass zwei handbetätigbare Schwenkarme vorgesehen sind, die je einen Anschlag aufweisen, welche im Zusammenwirken mit einem mit dem Drehkolbenschieber verbundenen Anschlag den Ausschlag des Drehkolbenschiebers begrenzen bzw. den Drehkolbenschieber in einer bestimmten Stellung festlegen. Dies bringt die Möglichkeit, ungewöhnlich grosse oder kleine Luftmengen eintreten zu lassen, wie es z. B. bei zeitweiser Verfeuerung von Holz bzw. bei Glimmbrand von Briketts wünschenswert ist.
Eine solche Handeinstellung erlaubt ferner, den Regler geschlossen zu halten, wenn das Heizgerät ausser Betrieb steht und so das Zurückdrücken von Gasen aus dem Schornstein und eine unnötige Verstaubung des Reglers zu vermeiden.
Um ein und denselben Regler für Heizgeräte von sehr verschiedener Grösse verwendbar zu machen, kann weiters die durch den Drehkolbenschieber überwachte Eintrittsöffnung für die Verbrennungsluft in ihrer Form und Grösse veränderbar sein, z. B. dadurch, dass in einem am Gehäuse verschiebbar gelagerten Mantelring mehrere Eintrittsöffnungen verschiedener Form und Grösse vorgesehen sind, die wahlweise in den Arbeitsbereich des Drehkolbenschiebers zu bringen sind.
Weitere Einzelheiten gehen aus der folgenden Beschreibung unter Hinweis auf die Zeichnung hervor, die eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemässen Gerätes darstellen. Dabei zeigen Fig. l einen Schnitt durch den Regler senkrecht zur Drehachse des Drehkolbenschiebers, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II- II der Fig. l parallel zur Drehachse und Fig. 3 eine Ansicht des Gehäuses senkrecht zur Drehachse unter Weglassung der Rückstellfeder und der zugehörigen Bauteile. Die Fig. 4-6 zeigen in ähnlicher Darstellungsweise das Gerät mit einer zusätzlichen Einstellvorrichtung für den Drehkolbenschieber von Hand.
In den Fig. 1-3 sieht man den in dem starren Gehäuse 1 mittels der Achse 2 schwenkbar gelagerten Drehkolbenschieber 3. Als Kolbenboden wirkt die zur Drehachse 2 parallele radiale Fläche 4 ; den Kolbenmantel bilden die Wandteile 5 und 6 zusammen mit den kreisringsektorförmigen Wandteilen 7 und 8. Der Wandteil 5 wirkt bei Bewegung des Drehkolbenschiebers als Schieber, der die zweckentsprechend verlaufende, in der Zeichnung nur prinzipiell angedeutete Eintrittsöffnung 9 für die Verbrennungsluft mehr oder weniger freigibt. Die Verbrennungsluft durchströmt den unteren Teil des starren Gehäuses 1 und tritt durch die Öffnung des Befestigungsflansches 10 in das Heizgerät, z. B. den Aschenraum eines Zimmerofens, ein.
Der Raum innerhalb des starren Gehäuses 1 zwischen dem Kolbenboden 4 und der Trennwand 11 ist über die Öffnung 12 mit der äusseren Atmosphäre verbunden und steht unter deren Druck, da praktisch kein Luftstrom zwischen dem Kolbenmantel und dem Gehäuse herrscht. Auf der andern Seite des Kolbenbodens 4 (in Fig. l links) herrscht im wesentlichen derselbe Druck wie im Aschenraum des Heizgerätes, da nach dem Regelquerschnitt 9 kein erheblicher Strömungswiderstand vorliegt und daher der massgebliche Druckabfall bei Durchströmung des Regelquerschnittes auftritt. Durch das Ausgleichsgewicht 13 kann das Eigengewicht des Drehkolbenschiebers vollkommen oder teilweise kompensiert werden. Die erfindungsgemäss zur Aufbringung der Rückstellkraft herangezogene Feder 14 ist in Fig. 2 zu sehen.
Sie ist in diesem Beispiel als Spiralfeder ausgeführt, deren äusseres Ende an dem aufgebogenen Rand 15 einer von Hand betätigbaren Drehscheibe 16 befestigt ist, während ihr inneres Ende an dem Achsenkörper 17 fixiert ist, mit dem der Drehkolbenschieber 3 und das Ausgleichsgewicht 13 starr verbunden sind.
In den Fig. 4-6 sieht man dasselbe Gerät mit einer zusätzlichen Einstellvorrichtung für den Drehkolbenschieber von Hand. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht von der Seite des Heizgerätes parallel zur Drehachse, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4 parallel zur Drehachse und Fig. 6 eine Seitenansicht des Gehäuses senkrecht zur Drehachse unter Weglassung der Rückstellfeder und der zugehörigen Bauteile. Wie aus der Zeichnung ohne weiteres zu ersehen ist, bilden die beiden mit den Handgriffen 18 versehenen Schwenkarme 19 einen Anschlag für den am Drehkolbenschieber befestigten Stift 20 zu beiden Seiten des Bewegungsbereiches des Drehkolbenschiebers. Durch Zusammendrücken der Handgriffe 18 wird der Stift 20 zwischen den Schwenkarmen 19 eingeklemmt und durch gemeinsame Bewegung der Handgriffe 18 der Drehkolbenschieber von Hand verstellt.
An Hand der Fig. 1-3 sei nun nochmals die Funktionsweise des Reglers erläutert. Die Verbrennungsluft tritt, wie durch einen Pfeil angedeutet, durch die Öffnung (Regelquerschnitt) 9 in den Regler 1 und gelangt durch dessen unteren Teil und die durch den Befestigungsflansch 10 gebildete Öffnung in das Heizgerät. Dies erfolgt unter dem Einfluss des Druckgefälles zwischen der äusseren Atmosphäre und dem Aschenraum des Heizgerätes, wobei ausdrücklich darauf hingewiesen sei, dass die Dimensionierung des Strömungs- weges so getroffen ist, dass der wesentliche Teil des Druckabfalles an der durch das Gehäuse 1 und die Fläche 5 des Drehkolbenschiebers 3 gebildeten Öffnung 9, dem Regelquerschnitt, erfolgt. Die Luft steht also nach Durchtritt durch die Öffnung 9 im Inneren des Reglers im wesentlichen unter dem Druck des Aschenraumes des Heizgerätes.
Dieser Druck herrscht daher auch auf der linken Seite des Kolbenbodens 4, während auf dessen rechter Seite (in Fig. l) der Druck der äusseren Atmosphäre herrscht, da dieser Raum-
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vom Kolbenboden 4 im Uhrzeigersinn bis zur Trennwand 11 - über die Öffnung 12 mit der Aussenluft in Verbindung steht. Steigt nun z. B. der Schornsteinzug an und sinkt daher der Absolutdruck im Aschenraum, so würde bei gleicher Stellung des Drehkolbenschiebers 3 eine grössere Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit durch die Öffnung 9 in den Aschenraum strömen und die Wärmeleistung des Heizgerätes dadurch in unerwünschter Weise ansteigen.
Dies verhindert der Regler dadurch, dass durch das Sinken des Absolutdruckes im Aschenraum die Druckdifferenz zu beiden Seiten des Kolbenbodens 4 ansteigt, der Drehkolbenschieber dadurch entgegen der Rückstellkraft 14 eine Bewegung entgegen dem Uhrzeigersinne (in Fig. ) aus- führt und den Regelquerschnitt 9 auf diese Weise in solchem Masse verringert, dass trotz des höheren Schom- steinzuges wieder dieselbe Verbrennungsluftmenge pro Zeiteinheit in den Aschenraum gelangt wie vor der angenommenden Zugsteigerung. In sinngemäss entgegengesetzter Weise würde auch ein Ansteigen des Absolutdruckes im Aschenraum, sei es durch Sinken des Schornsteinzuges oder durch zunehmende Veraschung, durch den Regler kompensiert werden.
Soll die Leistung des Heizgerätes erhöht werden, so wird die Drehscheibe von Hand derart verstellt, dass bei Einwirkung derselben Druckdifferenz auf die beiden Seiten des Kolbenbodens 4 der Druckkolbenschieber eine grössere Eintrittsöffnung 9 freigibt. Mit andern Worten, es wird die bei einer bestimmten Stellung des Drehkolbenschiebers herrschende Rückstellkraft der Feder erhöht und dadurch das Niveau der automatischen Luftmengenregelung gehoben, wodurch die Wärmeleistung des Heizgerätes in gewünschter Weise gesteigert wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regler zur selbsttätigen Konstanthaltung der Leistung von Heizgeräten bei wechselnden Unterdrücken innerhalb des Gerätes gegenüber der äusseren Atmosphäre infolge wechselnder Rauchfangzugstärken und-bei festen Brennstoffen - verschiedener Veraschungsgrade durch entsprechende Beeinflussung der Verbrennungsluftzufuhr, wobei der Lufteintrittsquerschnitt mit Hilfe eines Regelorganes beeinflusst wird, das durch ein unter der Wirkung des Schornsteinzuges stehendes Steuerorgan bewegt wird, welches der Wirkung einer durch eine Feder, ein Gegengewicht od. dgl.
hervorgerufenen Rückstellkraft unterworfen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan und das Steuerorgan zu einem Drehkolbenschieber vereint sind, dessen entsprechend verlängerter Kolbenmantel als Regelorgan einen im Gehäusemantel vorgesehenen Regelquerschnitt überwacht, wobei nur eine einzige mit dem Inneren des Heizgerätes verbundene Unterdruckkammer vorgesehen ist, die sowohl an den Regelquerschnitt angeschlossen ist, als auch die Unterdruckseite des als Steuerorgan wirkenden Kolbenbodens des Drehkolbenschiebers darstellt.