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Luftmengensteuerung für Feuerstätten (Zusatz zu
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P 26 07 286.6-13) -Ansprüche-
Die Erfindung betrifft
eine Luftmengensteuerung für Feuerstätten nach Patent .,... (P 26 07 286.6-13).
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Durch die Luftmengensteuerung nach dem Hauptpatent wird erreicht,
eine in Abhängigkeit von der Durchschnitts-Temperatur der Luft steuernde automatische
Luftmengensteuerung für Feuerstätten, insbesondere für Industriebrenner, ohne komplizierte
und aufwendige Meß- und Steuerelemente für hohen Verbrennungswirkungsgrad und vollkommene
Verbrennung zu schaffen.
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Hierzu ist in einem Teilquerschnitt des Durchströmquerschnittes des
Luftzuführkanals mindestens eine den Teilquerschnitt einstellende Zusatzsteuervorrichtung
angeordnet, die unter dem Antrieb eines auf die Temperatur der durchströmenden Verbrennungsluft
ansprechenden Wärmefühlers, vorzugsweise Bimetallfühlers, betätigbar ist.
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Es wird daher die Brennluftmenge stets der Brennstoffmenge und der
Temperatur der einzuführenden Brennluft entsprechend eingestellt. Die den Durchströmquerschnitt
einstellende Vorrichtung arbeitet in Abhängigkeit von der eingeführten Brennstoffmenge,
sei es ein fester oder vorzugsweise flüssiger oder gasförmiger Brennstoff, während
die den Teilquerschnitt einstellende Zusatzsteuervorrichtung die LufttemperaturAnderungen
in Betracht zieht.
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Mit der erfindungsgemäßen Luftmengensteuerung werden dieselben Vorteile
wie durch die Luftmengensteuerung nach dem Hauptpatent erzielt. Gegenüber letzterem
wird jedoch die Luftmengensteuerung erfindungsgemäß durch weitere Reduzierung der
erforderlichen Vorrichtungsteile vereinfacht.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zusatzsteuervorrichtung
mit dem den Durchströmquerschnitt beherrschenden Stellglied der in Abhängigkeit
von der eingeführten Brennstoffmenge steuernden Vorrichtung zur zusätzlichen temperaturabhängigen
Verstellung des Stellgliedes unter der Steuerung oder dem Antrieb des Wärmefühlers
gekoppelt ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Luftmengensteuerung entfällt daher ein gesondertes,
den Durchströmquerschnitt in einem Teilquelschnitt desselben beherrschendes Stellglied
für die Zusatzsteuervorrichtung, die vielmehr dasselbe Stellglied zusätzlich temperaturabhängig
nachsteuert, welches von der Hauptsteuervorrichtung brennstoffmengenabhängig nachgesteuert
wird. Die Hauptsteuervorrichtung steuert das Stellglied in Abhängigkeit von der
in die Feuerstätte eingeführtenBrennstoffmenge ein, während die Zusatzsteuervorrichtung
im Sinne einer Feinsteuerung das Stellglied
in Abhängigkeit von
der Lufttemperatur der eingeführten Brennluft nachsteuert.
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Die erfindungsgemäße Kopplung der Hauptsteuervorrichtung und der Zusatzsteuervorrichtung
mit demselben Stellglied kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, daß
zwei entsprechende Stellmotore mit dem Stellglied jeweils antreibend verbunden sind,
wobei in den beiden Antriebsverbindungen jeweils eine Rutschkupplung oder dergl.
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eingeschaltet ist, die wirksam wird, wenn der eine Stellmotor das
Stellglied antreibt und der andere Stellmotor stillsteht. Es ist auch möglich, den
Stellmotor der Zusatzsteuervorrichtung mit dem Abtriebsglied des Stellmotors der
Hauptsteuervorrichtung bewegbar an dem Ab triebsglied abzustützen und das Abtriebsglied
des Stellmotors der Zusatzsteuervorrichtung mit dem gemeinsamen Stellglied starr
zu kuppeln, so daß das Stellglied unter dem Antrieb des Stellmotors der Hauptsteuervorrichtung
über den sich mitbewegenden Stellmotor der Zusatzsteuervorrichtung mitgeführt wird
und nur dann zusätzlich temperaturabhängig weiterverstellt wird, wenn zusätzlich
auch der Stellmotor der Zusatzsteuervorrichtung betätigt wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Luftmengensteuerung kann der Wärmefühler
derart ausgebildet sein, daß er nur die Steuerung des Stellantriebs der Zusatzsteuervorrichtung
bildet. Bevorzugt wird jedoch ein wärmeverstellbarer Wärmefühler, beispielsweise
ein Bimetallstreifen, verwendet, der somit die Wärmeenergie der Brennluft selbst
zur Nachsteuerung des Stellgliedes ausnutzt.
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Hierbei ist es auch möglich, das Stellglied als Plattenschieber auszubilden,
der beispielsweise aus zwei Plattenteilen besteht, die unter Zwischenschaltung des
wärmeverstellbaren Wärmefühlers aneinander abgestützt sind und außerdem gemeinsam
unter dem Antrieb der Hauptsteuervorrichtung verstellt werden können. Hierbei wird
dann durch die Hauptsteuervorrichtung ein entsprechender Durchtrittsspalt in dem
Luftzuführkanal eingestellt, während dieser Luftspalt unter dem Antrieb des Wärmefühlers
durch zusAtzliches Verstellen nur des einen Plattenschieberteils feinverstellt werden
kann.
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Vorgezogen wird jedoch ein drehverstellbares Stellglied, beispielsweise
ein Drehschieber oder eine Drosselklappe, das mit seiner Stellgliedwelle an dem
Wärmefühler abgestützt ist, der seinerseits an der Abtriebswelle der
Hauptsteuervorrichtung
abgestützt und derart ausgebildet ist, daß er sich bei seiner Lage- und/oder Formveränderung
derart verstellt, daß dadurch die Stellgliedwelle gegenüber der Abtriebswelle entsprechend
verstellt wird. Auch hierzu wird vorzugsweise ein Bimetallstreifen verwendet, der
derart gebogen ist, daß seine beiden im Abstand voneinander angeordneten Enden sich
unter dem Wärmeeinfluß in entgegengesetzte Richtungen verstellen, so daß ein Drehmoment-Kräftepaar
erzeugt wird, welches zur Verdrehung der Stellgliedwelle verwendet werden kann.
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Es ist jedoch auch möglich, insbesondere bei einer Ausbildung des
Stellgliedes als Drosselklappe einen Bimetallstreifen mit seinem einen Ende quer
zur Abtriebswelle der Hauptsteuervorrichtung an dieser Abtriebswelle festzulegen
und mit seinem anderen Ende in Tangentialrichtung zur Achse dieserAbtriebswelle
an dem drehverstellbaren Stellglied, dessen Stellgliedwelle koaxial zur Abtriebswelle
der Hauptsteuervorrichtung angeordnet ist, seitlich abzustützen, so daß durch seitliche
Verschiebung des letzteren Endes des Bimetallstreifens das Stellglied entsprechend
verdreht wird.
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Beispielhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Luftmengensteuerung
sind aus der Zeichnung schematisch ersichtlich
und werden im folgenden
beschrieben. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Ausführungsform mit einem Stellglied
in Form eines Drehschiebers, Fig. 2 eine Ausführungsform mit einem Stellglied in
Form eines zylindrischen Drehschiebers und Fig. 3 eine Ausführungsform mit einem
Stellglied in Form einer Drosselklappe.
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Nach Fig. 1 ist in einem Luftzuführkanal 1, durch welchen der Feuerstätte
die Brennluft zugeführt wird, ein Drehschieber aus Kreissegmentscheiben angeordnet,
von denen die Scheibensegmente 12 drehbar sind, während die Segmente 21 stillstehen.
Die Kreissegmente 12 sind an der Stellgliedwelle 11 festgelegt, welche ihrerseits
an einem Bimetall-Wärmefühler 9 abgestützt ist, welcher der Lufttemperatur im Zuführkanal
1 ausgesetzt ist und seinerseits in Form eines Kuppelgliedes zwischen der Stellgliedwelle
11 und der Abtriebswelle 15 eingeschaltet ist, welche mit einer die zugeführte Brennstoffmenge
steuernden Vorrichtung gekoppelt ist, so daß sie in Abhängigkeit von der zugeführten
Brennstoffmenge
verdreht wird. Entsprechend wird auch das Stellglied 12 in Abhängigkeit von der
eingeführten Brennstoffmenge verstellt. Zusätzlich wird das Stellglied 12 unter
dem Antrieb des Bimetall-Wärmefühlers 9 je nach der Lufttemperatur im Zuführkanal
1 gegenüber der Abtriebswelle 15 nach vorn oder zurück verdreht, so daß die zusätzliche
temperaturabhängige Steuerung des Stellgliedes verwirklicht ist.
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Nach Fig. 3 bildet ein Hohlzylinder 14 das Stellglied. Der Zylinder
14 ist mit zwei diametral gegenüberliegenden Durchströmöffnungen 10 versehen und
auf der Abtriebswelle 15 der in Abhängigkeit von der eingeführten Brennstoffmenge
steuernden Vorrichtung drehbar gelagert. Im Inneren des Hohlzylinders ist jedoch
wiederum ein Bimetall-Wärmefühler als Kuppelglied zwischen dem Zylinder und der
Abtriebswelle 15 eingeschaltet, so daß das Stellglied 14 entsprechend der eingeführten
Brennstoffmenge über die Welle 15 und die aus dem Wärmefühler 9 gebildete Kupplung
verstellt wird und unter der Wärmeverstellung des Bimetall-Wärmefühlers 9 zusätzlich
temperaturabhängig nachgestellt wird. Der Zylinder erstreckt sich quer durch einen
in Fig.
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2 nicht dargestellten rechteckigen Zuführkanal, so daß erje nach Drehstellung
den Durchströmquerschnitt im Zusammenwirken
mit den Kanalwänden
mehr oder weniger stark freigibt.
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Aus Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform ersichtlich, bei welcher
das Stellglied als Drosselklappe 22 ausgebildet ist. Die Drosselklappe 22 sitzt
auf einer hohlen Stellgliedwelle 11, die drehbar auf der Abtriebswelle 15 gelagert
ist, welche über einen nicht dargestellten Antrieb in Abahängigkeit von der in die
Feuerstätte eingeführten Brennstoffmenge verdreht wird. An der Abtriebswelle 15
ist mit seinem einen Ende ein Bimetall-Wärmefühlerstreifen 9 festgelegt, der sich
durch eine Öffnung in der hohlen Stellgliedwelle 11 etwa radial nach außen erstreckt
und mit seinem abgewinkelten freien Ende in eine Nut eingreift, die zwischen einem
winkelförmigen Ansatz 23 am äußeren Ende der Drosselklappe 22 und der Drosselklappe
22 gebildet ist, so daß der Wärmefühler 9 einerseits das Drehmoment der Abtriebswelle
15 auf die Drosselklappe 22 überträgt, andererseits die Drosselklappe je nach der
Wärmeverformung des Wärme fühlers 9 entsprechend der Temperatur der im Zuführkanal
1 strömenden Luft zusätzlich nach vorn oder zurück verdreht.
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Mit der erfindungsgemaßen Steuervorrichtung stellt sich
stets
die optimale Brennluftmenge in Abhängigkeit von der eingeführten Brennstoffmenge
und zusätzlich der Temperatur der Brennluft ein, was zur Verbesserung des Verbrennungswirkungsgrades
und zu einer weitgehend vollkommnen Verbrennung führt. Die Steuervorrichtung besteht
aus sehr einfachen und wenig aufwendigen Elementen und arbeitet bei den dargestellten
Ausführungsformen ohne Zusatzenergie für die temperaturabhängige Nachsteuerung des
Stellgliedes, weil die Wärmeenergie der Brennluft ausgenutzt wird.
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Es ist jedoch auch möglich, die Steuerung mit Hilfe von Stellmotoren
durchzuführen, die beide auf das Stellglied wirken und von denen der eine von einem
im Zuführkanal angeordneten Wärmefühler gesteuert wird.