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Die
Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für die Verbrennung von Pflanzenölen in Ölheizkesseln, bei
denen ein Vorwärmen
des Pflanzenöls
vor der Verbrennung erfolgt, wobei der Ölheizkessel aus einer Brennkammer
mit Wärmetauscher
und einem Ölzerstäuberbrenner,
bestehend aus einem Düsenstock
mit Öldüse, einer Ölzuführung, einer
Zündeinrichtung,
einer Heizölpumpe
und einem Lüfter,
aufgebaut ist. Das Vorschaltgerät
ist insbesondere im Hausgerätebereich
einsetzbar, jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt. Es
kann auch in Kleinfeuerungs- und Industriebrennereinlagen eingesetzt
werden.
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Weder
aus ökologischer
noch aus energetischer Sicht ist es angebracht, weiterhin Brennstoffe aus
endlichen Ressourcen wie Erdöl
oder Erdgas für die
Wärmeversorgung
zu verwenden. Alternative Energien könnten an diese Stelle treten
und die gleichen Aufgaben erfüllen.
So ist zum Beispiel Rapsöl nicht
nur preiswerter als aus Erdöl
gewonnenes Heizöl,
sondern auch aus ökologischer
Sicht vorzuziehen, da es eine neutrale CO2-Bilanz aufweist.
Beim Wachsen pflanzlicher Rohstoffe wird nämlich genauso viel CO2 verbraucht wie später bei der Verbrennung wieder
freigesetzt wird.
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Rapsöl und andere
pflanzliche Öle
haben allerdings eine andere, höhere
Viskosität
als normales Heizöl.
Es sind deshalb Maßnahmen
erforderlich, um pflanzliche Öle
in üblichen
Heizkesseln verbrennen zu können.
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Es
wurde bereits vorgeschlagen, dazu den zur Vorwärmung des Heizöls bei Heizkesseln
kleiner und mittlerer Leistung ohnehin vorhandenen Düsenstockvorwärmer mit
höherer
Leistung zu beaufschlagen und gleichzeitig den Förderdruck des Rapsöls zu erhöhen. Die
Maßnahme
hat sich jedoch als nicht ausreichend erwiesen, da die Viskosität des Rapsöls so nicht
im erforderlichen Maß gesenkt
werden kann.
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Aus
DE 10 2004 039 386 A1 ist bereits ein Heizkessel bekannt, bei dem
eine Vorwärmung
des Pflanzenöls
vor der Verbrennung erfolgt, um die Viskosität zu senken. Die Vorwärmeeinrichtung
ist als Tank ausgeführt
mit einem solchen Volumen, dass eine größere Menge Pflanzenöl, vorzugsweise
etwa die Menge eines Tagesbedarfs, ständig vorgewärmt wird. Die Vorwärmung erfolgt
durch Übertragung
der wärme
vom Brennraum. Abgesehen davon, dass so eine größere Menge energetisch ungenutzter
Energie erzeugt werden muss, ist auch das Problem der Zündung von
kaltem Pflanzenöl
nicht gelöst.
Außerdem
müsste
nach einer Zündung
mit möglicherweise extern
vorgewärmtem Öl eine ständige Verbrennung aufrecht
erhalten werden, um ständig
diesen Vorrat an vorgewärmtem Öl bereit
zu halten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät für die Verbrennung
von Pflanzenölen
in normalen Heizkesseln anzugeben, das ohne einen vorgewärmten Ölvorrat
auskommt und trotzdem die sichere Zündung des Öls erlaubt. Die Verbrennung
von normalem Heizöl
soll dabei weiterhin möglich
sein.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Danach
ist der unmittelbar vordem Düsenstock
befindliche Teil der Ölzuführung erfindungsgemäß mit einer
elektrischen Heizeinrichtung versehen, die in Abhängigkeit
vor dem Düsenstock
mit einem Thermosensor gemessenen Öltemperatur von einem Regler
so leistungsgeregelt ist, dass das jeweils zu verbrennende Öl eine Temperatur
annimmt, bei der es etwa die Viskosität von normalem Heizöl (Heizöl EL–Extraleicht)
erreicht.
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Die
zu regelnde Öltemperatur
lässt sich zweckmäßig am Regler
mittels einer Umschalteinheit für
die jeweilige Ölsorte
einstellen, wobei beispielsweise für normales Heizöl die Heizung
ganz wegfällt. Der
Regler kann ein üblicher
PI- oder PID-Regler sein. Gleichzeitig kann gegebenenfalls mit der
Umstellung eine Veränderung
der Öldruckeinstellung
an der Heizölpumpe
erfolgen, um auch den Öldruck
auf die entsprechende Ölsorte
einzustellen.
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Soll
der Heizkessel nicht dauernd auf Rapsöl umgestellt werden, sondern
weiterhin die Möglichkeit bieten,
mit der erwähnten
Umschalteinheit wieder auf normales Heizöl zurückgestellt zu werden, ist außerdem erfindungsgemäß vorgesehen,
die Zündeinrichtung
für einen
mindestens zweistufigen Betrieb einzurichten, indem die Zündelektroden
zum Verbrennen von Rapsöl
und anderen Pflanzenölen
mittels eines elektromagnetischen, federbelasteten Aktors in Richtung
Brennkammer vorgeschoben werden. Es hat sich gezeigt, dass mit dieser
Maßnahme
ein sicheres Zünden
erreicht wird, da die Zündung
so in dem für
die Zündung
wichtigen Ölnebel
erfolgt.
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Das
Vorschaltgerät
ist zweckmäßig mit
dem Temperatursensor und dem Regler mit der Ölzuführung zusammengebaut, wobei
es mit einem eigenen Gehäuse
versehen sein kann. Zweckmäßig ist
zusätzlich
ein Überhitzungsschutz
vorgesehen, der die Heizeinrichtung bei Erreichen einer maximalen Öltemperatur
ausschaltet. Der Aktor für
die Verstellung der Zündelektroden
lässt sich
ebenfalls mit in diesem Gehäuse
unterbringen.
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Das
erfindungsgemäße Vorschaltgerät kann anstelle
der bei Heizkesseln im Hausgerätebereich vorhandenen Ölzuführung zum
Düsenstock
eingesetzt werden, das heißt,
diese Ölzuführung kann auch
bei bestehenden Anlagen noch nachträglich gegen das Vorschaltgerät ausgetauscht
werden.
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Das
Vorschaltgerät
kann insbesondere für herkömmliche,
am Markt befindliche Heizkessel mit Ölzerstäuberbrenner (8 bis 30 kW) verwendet
werden. Die zwischen der Heizölpumpe
und dem Düsenstock
befindliche Ölzuführungsleitung
wird entnommen und dafür
das Vorschaltgerät
eingesetzt bzw, bei Neugeräten
direkt eingesetzt. Da die Anschlüsse
für die Ölzuführungsleitung üblicherweise
gleich geartet sind (Überwürfe und
Metall-Konus-Dichtung),
passt das Vorschaltgerät
mindestens für.
alle Heizkessel im Hausgerätebereich.
Ein Längenausgleich
wird dadurch ermöglicht,
dass die Ölzuführungsleitung ähnlich einer
Feder aufgewickelt wird und sich dann in gewissen Grenzen zusammendrücken oder
ausziehen lässt.
Das Vorschaltgerät
ist nur noch an die Netzspannung anzuklemmen und auf die zu verbrennende Ölsorte einzustellen.
Eine Rückstellung
auf normales Heizöl
ist jederzeit durch einen einfachen Umschaltvorgang möglich. Der
Anschluss kann an die brennereigene Regelstrecke erfolgen. Eine Störabschaltung
des Brenners hat dann die gleichzeitige Ausschaltung des Vorschaltgerätes zur
Folge. Auch die vorhandene Kaltstartregelung wird so mitgenutzt.
Der Heizkessel kann sodann mit einem Pflanzenöl, zum Beispiel dem billigen
Rapsöl,
betrieben werden. Alle sicherheitsrelevanten Einrichtungen am Heizkessel
können
ohne Veränderungen weiterverwendet
werden.
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Mit
dem Vorschaltgerät
wird die Viskosität des
Pflanzenöls
soweit gesenkt, dass es sich ein einer normalen Ölzerstäuberdüse versprühen lässt. Es können alle üblicherweise aus der Landwirtschaft
gewonnenen Öle
verbrannt werden. Ein sonst üblicher Austausch
der gesamten Brennereinheit wird vermieden.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die
zugehörigen
Zeichnungen zeigen in
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1 den
Aufbau eines üblichen Ölzerstäuberbrenners
in einem schematischen Querschnitt und
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2 eine
Blockdarstellung des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes.
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1 zeigt
einen üblichen Ölzerstäuberbrenner
für einen
, Ölheizkessel
im Querschnitt. Der Brenner soll so umgerüstet werden, dass er Pflanzenöl, aber
auch nach wie vor normales Heizöl
verbrennen kann.
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Das
Heizöl
oder das Pflanzenöl
wird von einer Ölpumpe 1 über eine
Druckleitung 5 zum Düsenstock 7 befördert, dessen Öldüse 8 in
ein Flammrohr 9 des Heizkessels hineinragt. Über ein
Lüfterrad 4 wird
von einem Lüftermotor 2 Luft
von einem Lüftereinlass 3 angesaugt
und in das Flammrohr 9 geblasen. An einer Zündeinrichtung 11 erfolgt
die Zündung des Öl-Luft-Gemisches.
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Als übliche Sicherheitseinrichtung
ist ein Sicherheitswiderstand 6 vorgesehen. Bei Veränderung des
Widerstandes um einen bestimmten Wert wird das dem Steuergerät des Brenners
angezeigt und es erfolgt gegebenenfalls eine Störabschaltung.
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Um
mit dem Ölzerstäuberbrenner
auch Rapsöl
und andere Pflanzenöle
verbrennen zu können,
wird die Druckleitung 5 gegen ein erfindungsgemäß ausgerüstetes Vorschaltgerät 12 ausgetauscht. Das
Vorschaltgerät 12 besteht,
wie 2 in einer schematischen Darstellung zeigt, aus
einer Druckleitung 13, die von einer elektrischen Heizeinrichtung 14 umgeben
ist. Die Heizeinrichtung 14 wird über einen Regler 15 versorgt,
der die Öltemperatur
an der Druckleitung 13 misst und auf eine solche Temperatur
regelt, bei der die Viskosität
des verwendeten Öls etwa
gleich der Viskosität
von extraleichtem Heizöl ist.
Zur Sicherheit ist ein Überhitzungsschutz 16 vorhanden,
der die Heizeinrichtung 14 bei Erreichen einer vorbestimmten
Temperatur ausschaltet.
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Zur
Einstellung des Reglers 15 und gegebenenfalls des Öldrucks
ist eine Umschalteinheit 17 vorgesehen. Das Vorschaltgerät 12 ist
außerdem
mit einem hier nicht näher
gezeigten elektromagnetischen Aktor 18 zur Zündverstellung
ausgerüstet.
Mit dem Aktor 18 werden die Zündelektroden zum Verbrennen
von Rapsöl
und anderen Pflanzenölen
beim Umschalten der Umschalteinheit 17 in Richtung Brennkammer
vorgeschoben, womit die Sicherheit von Zündvorgängen gewährleistet wird.
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Zum
Umrüsten
des Ölzerstäuberbrenners
ist allein der Austausch der Druckleitung 5 gegen das Vorschaltgerät 12 vorzunehmen.
Das Vorschaltgerät ist
an seiner Druckleitung 13 hierzu mit den üblichen Metallkonussen
versehen, die an die Verbindungen passen, die sonst für die Druckleitung 5 vorgesehen sind.
Das Vorschaltgerät 12 ist
dann noch an die Netzspannung anzuklemmen, was zweckmäßig über die
brennereigene Sicherheitseinrichtung zum Steuern und Regeln erfolgt,
und die Umschalteinheit 17 auf die jeweilige Ölsorte einzustellen.
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Das
Vorschaltgerät
kann als kompaktes Bauteil mit einem eigenen Gehäuse versehen werden, das dann
etwa die Abmessungen 170 × 60 × 50 mm aufweist.
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In
Versuchsmessungen wurde mit einem herkömmlichen Heizkessel und Verwendung
des Vorschaltgerätes
Rapsöl
verbrannt, wobei die einwandfreie Zündung und Verbrennung nachgewiesen wurde.
Bei der Abgasmessung nach der Bundes Immissionsschutz Verordnung
wurden alle erforderlichen Abgaswerte eingehalten.
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- 1
- Ölpumpe
- 2
- Lüftermotor
- 3
- Lüftereinlass
- 4
- Lüfterrad
- 5
- Druckleitung
- 6
- Sicherheitswiderstand
- 7
- Düsenstock
- 8
- Öldüse
- 9
- Flammrohr
- 10
- Gehäuse
- 11
- Zündeinrichtung
- 12
- Vorschaltgerät
- 13
- Druckleitung
- 14
- Heizeinrichtung
- 15
- Regler
- 16
- Überhitzungsschutz
- 17
- Umschalteinheit
- 18
- Aktor
zur Zündverstellung