DE3110502C2 - Durchlauferhitzer zur Vorwärmung von viskosem Brennstoff für eine Heizeinrichtung - Google Patents

Abstract

Um bei einem Heizgerät, bei dem viskoser Brennstoff verbrannt wird, die bei sehr niedrigen Anfangstemperaturen erforderliche Vorheizung der als erstes auszusprühenden Brennstoffmenge bzw. der Düse und des Düsenstocks, die normalerweise kurz vor dem Einschalten des Heizgeräts wirksam wird, einzusparen, soll eine Langzeitheizung oder Dauerheizung der Düse erfolgen, die mit niedriger Heizleistung die Düse und die darin bereits befindliche Brennstoffmenge auf einer gegenüber der tiefen Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur hält.

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchlauferhitzer zur Vorwärmung von viskosem Brennstoff für eine Heizeinrichtung mit einer an einem Düsenstock sitzenden Druckzerstäuberdüse, der vor der Druckzerstäuberdüse im Düsenstock integriert ist, elektrisch beheizt ist und vor Inbetriebnahme der Heizeinrichtung mit niedriger Heizleistung betreibbar ist.

Aus DE-OS 27 19 573 sind ein Verfahren und ein Durchlauferhitzer zum Verbrennen von leichtem oder extra leichtem öl zwecks Wärmeerzeugung bekannt Dieses Verfahren und der Durchlauferhitzer, der im Düsenstock integriert ist, verfolgen den Zweck, eine Heizleistungsregelung durch die Viskositätsänderung des Brennstoffes so zu ermöglichen, daß das Öl unabhängig von der jeweiligen Durchflußmenge stets mit konstanter Temperatur an der Druckzerstäuberdüse austritt Die mit dem Durchlauferhitzer bewirkte Erwärmung des zur Druckzerstäuberdüse fließenden Öls wird während des gesamten Betriebs der Heizeinrichtung aufrechterhalten. Bei der Inbetriebnahme der Heizeinrichtung wird eine Kaltstartvemegelung wirksam, die von einem Sperrthermostaten gebildet wird, und die so arbeitet, daß die Zündung und die Verbrennung in der Heizeinrichtung erst aufgenommen wird, wenn die gewünschte Starttemperatur des Öls bzw. des Durchlauferhitzers erreicht ist. Vor dem Start der Verbrennung muß daher eine Wartezeit in Kauf genommen werden, die auf den zeitlichen Verzug zwischen dem Starten der Verbrennung und der Inbetriebnahme der Heizeinrichtung zurückzuführen ist.

Aus DE-OS 15 51 752 ist eine in die Brennstoffzuführungsleitung integrierte Vorwärmeinrichtung bekannt, die mittels einer elektrischen Schalteinrichtung während des normalen Heizbetriebs abgeschaltet ist. Ein

■ Vorlauf der Vorwärmeinrichtung ist nicht vorgesehen.

Aus DE-OS 27 17 171 ist es bekannt, daß beim Einschalten der Heizeinrichtung zunächst eine elektrische Vorwärmung mittels einer Vorwärmeinrichtung des vor der Druckserstäuberdüse sich befindenden Brennstoffs bewirkt wird und daß dann nach Erreichen der gewünschten Vorwärmtemperatur die Verbrennung zur eigentlichen Lieferung der Heizleistung in zeitlichem Verzug gestattet wird. Hierbei ist ein Thermostat vorgesehen, der die Verbrennung nach Erreichen der erforderlichen Vorwärmtemperatur des Brennstoffs oder des Düsenstocks einleitet und die elektrische Vorwärmung bei einer gegebenen Temperatur während des Brennbetiiebs der Heizeinrichtung abschaltet, bei dem dann die Vorwärmung des Brennstoffs in einem Wärmetauscher durch die Flamme erreicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durchlauferhitzer zur Vorwärmung von viskosem Brennstoff für eine Heizeinrichtung der gattungsgemä-Ben Art zu schaffen, mit der der Verbrennungsvorgang in der Heizeinrichtung ohne zeitliche Verzögerung unmittelbar nach Einschaltung der Heizeinrichtung aufgenommen werden kann.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe mit dem Durchlauferhitzer nach Anspruch 1 gelöst

Der erfindungsgem^ße Durchlauferhitzer ist insbesondere für Fahrzeugheizungen bestimmt, die häufig bei sehr niedrigen Anfangstemperaturen, die zwischen —20⁰C und —40⁰C liegen können, in Betrieb genommen werden sollen. Wenn die Vorwärmung vor dem Starten der Verbrennung vorgenommen wird, muß die zur Vorwärmung erforderliche Energie der ebenfalls noch kalten Batterie entnommen werden, so daß diese zusätzlich noch stark belastet wird. Um sowohl eine solche übermäßige Belastung der noch kalten Batterie als auch eine hinsichtlich des Komforts unzumutbare zeitliche Verzögerung zwischen Einschalten der Heizeinrichtung und dem Starten der Verbrennung zu vermeiden, wird nach der Erfindung der Durchlauferhitzer zumindest für eine längere Zeit vor der Inbetriebnahme der Heizeinrichtung eingeschaltet, so daß der Brennstoff im Düsenstock und der Druckzerstäuberdüse auf einer solchen Temperatur gehalten wird, daß sofort mit Einschalten der Heizeinrichtung die Verbrennung in der Heizeinrichtung gestartet werden kann. Hierdurch wird auch bei sehr niedrigen Außentemperaturen ein sicheres Starten der Verbrennung des viskosen Brennstoffs ermöglicht. Dieser über längere Zeit dauernde Betrieb des Durchlauferhitzers nach der Erfindung ermöglicht auch eine Reduzierung der zur Vorwärmung erforderlichen Vorwärmleistung, so daß die Batterie geschont werden kann. Durch stetigen Ausgleich der Wärmeverlustleistung bei dem über längere Zeit dauernden Betrieb des Durchlauferhitzers wird ein völliges Auskühlen des Brennstoffs im Düsenstock verhindert wobei noch die Temperatur von der vorangehenden Betriebsphase der Heizeinrichtung vor dem Abschalten der Heizeinrichtung genutzt werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,

Nach den Ansprüchen 2 und 3 erfolgt die Steuerung des Durchlauferhitzers über einen am Düsenstock sitzenden Thermostaten, der aufgrund seines Hystereseverhaltens beispielsweise eine Temperaturschwelle zwisehen — 15° C und + 20° C einhalten kann.

Um ein unnötiges Arbeiten des Durchlauferhitzers zur Vorwärmung des Brennstoffs zu vermeiden, ist im Anspruch 4 noch ein Außenthermostat vorgesehen, der

in Reihe mit dem am Düsenstock sitzenden Thermostaten geschaltet ist und der so arbeitet, daß der Durchlauferhitzer zur Vorwärmung nur dann in Betrieb genommen wird, wenn eine Außentemperatur von 10⁰C unterschritten wird. Hierbei handelt es sich um eine obere Grenze für die Temperaturschwelle des Außenthermostaten, die beispielsweise auch so gewählt werden kann, daß dieser Außenthermostct erst bei Unterschreiten von Temperaturen von beispielsweise —15° C oder —20° C anspricht, wenn selbst bei einer Temperatur von beispielsweise —10⁰C eine Vorwärmung des Düsenstocks zum sofortigen Start der Verbrennung noch nicht erforderlich ist.

Falls ein Fahrzeug nur nach langen Standzeiten mit Hilfe der Heizeinrichtung geheizt werden soll, so kann es zweckmäßig sein, den Durchlauferhitzer zur Vorwärmung des Brennstoffes automatisch mit Hilfe einer Vorgabezeit vor dem eigentlichen Inbetriebnehmen der Heizeinrichtung einzuschalten.

Da der Durchlauferhitzer eine Heizleistung in der Größenordnung bis zu 10 W, zweckmäßigerweise von 5 W liefern sollte, ergibt sich bei einer Batterie mit 24 Volt eine Entnahme von 2,08 Ah bei einer Leistung des Durchlauferhitzers zur Vorwärmung des Brennstoffes von 10 W und 5 h woraus ersichtlich ist, daß dieser Durchlauferhitzer energiesparend und batterieschonend betreibbar ist

Ferner ermöglicht der Durchlauferhitzer nach der Erfindung auch auf unkomplizierte Weise, daß er nachträglich im Bedarfsfall auch in eine bereits vorhandene Heizeinrichtung eingebaut werden kann, wozu lediglich der Düsenstock ausgewechselt zu werden braucht

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme der Zeichnung näher erläutert Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer mit viskosem Brennstoff betriebenen Heizeinrichtung, und

F i g. 2, 3 und 4 Beispiele von Schaltungsauslegungen für die Steuerung des Durchlauferhitzers.

F i g. 1 zeigt als mit viskosem Brennstoff betriebene Heizeinrichti'ng eine Fahrzeugheizung, die mit Dieselöl als viskosem Brennstoff betreibbar ist. Einer Heizeinrichtung 1 wird aus einem Brennstofftank 2 über eine Brennstoffzuführungsleitung 3 mittels einer Brennstoffpumpe 4 Dieselöl zugeführt. Das öl geht durch einen Düsenstock 5 und tritt weiter durch eine Druckzerstäuberdüse 6 in die Brennkammer ein, in der der Sprühkegel durch eine Glühkerze 7 gezündet wird. Im Düsenstock 5 ist vor der Druckzerstäuberdüse 6 ein Durchlauferhitzer 20 integriert Eine Reihenschaltung der Glühkerze 7 und eines Vorwiderstands ti ist parallel zum Motor der Brennstoffpumpe 4 über ein Relais 12 mit der Fahrzeugbatterie 14 verbunden. Außerdem wird über die Fahrzeugbatterie 14 der im Düsenstock 5 integrierte Durchlauferhitzer 20 mit einem elektrischen Heizwiderstand 16 mit einer Heizleistung von 5 W versorgt.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird ein kleines ölvolumen im Düsenstock 5 mit dem Durchlauferhitzer 20 mit der niedrigen Heizleistung von S W auf einer einen sofortigen Start der Verbrennung ermöglichenden Temperatur gehalten. Nach dem Abschalten der Heizung wird der Düsenstock 5 durch den Dauerheizbetrieb des Durchlauferhitzers 20 daran gehindert, so stark abzukühlen, daß die darin befindliche ölmenge beim nächsten Heizungsinbetriebnehmen nicht sicher gezündet werden köiinte. Eine solche Vorwärmung ist insbesondere bei Fahrzeugheizungen in Fahrzeugen rweckmäßisr. die in arktischen Gebieten zum Einsatz kommen. Während der eventuell nur kurzen warmen Jahreszeit läßt sich die gesamte Heizeinrichtung außer Betrieb nehmen.

In F i g. 2 ist als Schaltungsbeispiel eine Steuerschaltung für den Durchlauferhitzer 20 gezeigt, die die Batterie 14, eine Sicherung 15 und einen im Düsenstock 5 befindlichen Heizwiderstand 16 des Durchlauferhitzers 20 umfaßt Gemäß F i g. 2 enthält die Schaltung einen zusätzlichen Schalter 17, mit dessen Hilfe die Vorwärmung für eine längere Zeit vor der Inbetriebnahme bei niedrigen Temperaturen eingeschaltet wird. Beispielsweise kann ab —20⁰C manuell die Vorwärmung mittels des Durchlauferhitzers 20 eingeschaltet oder es kann jeweils einige Stunden vor Inbetriebnahme der Heizeinrichtung 1 die Vorwärmung mit den niedrigen Heizleistung eingeschaltet werden.

Bei der Schaltung nach F i g. 3 ist ein Thermostat 18 vorgesehen, der am Düsenstock 5 sitzen oder außerhalb der Heizeinrichtung 1 angeordnet sein kann. Der Thermostat 18 schaltet den Durchlauferhitzer 20 bei Temperaturen in der Größenordnung ν<.·ι beispielsweise —20°C ein und schaltet, wenn er am Düsenstock 5 sitzt, zweckmäßigerweise mit erheblicher Hysterese wieder aus, um eine langdauernde Vorwärmung zu ermöglichen.

Bei der Schaltung nach F i g. 4 ist zusätzlich zum am Düsenstock 5 sitzenden Thermostaten 18 ein Außenthermostat 19 vorgesehen. Während der am Düsenstock 5 sitzende Thermostat 18 den Durchlauferhitzer 20 intermittierend so steuert, daß die Temperatur des Düsenstocks 5 in der Größenordnung von +20⁰C aufrechterhalten wird, setzt der Außenthermostat 19 diese Vorwärmung nur bei Unterschreiten einer gegebenen Außentemperatur von beispielsweise —15° C oder — 20⁰C in Betrieb. Während bei einer Außentemperatur von — 10⁰C die Vorwärmung des Düsenstocks 5 noch nicht dringend erforderlich ist, führt doch die bei noch tieferen Außentemperaturen bewirkte Vorwärmung, die bis zu einer Temperatur von +20⁰C wirksam ^ein soil, zu einer ausreichenden Vorwärmung, so daß auch das nachfließende sehr kalte und viskose öl unmittelbar nach dem Zünden der Flamme nicht noch zu wenig warm zur Druckzerstäuberdüse 6 gelangt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Durchlauferhitzer zur Vorwärmung von viskosem Brennstoff für eine Heizeinrichtung mit einer an einem Düsenstock sitzenden Druckzerstäuberdüse, der vor der Druckzerstäuberdüse im Düsenstock integriert ist, elektrisch beheizt ist und vor Inbetriebnahme der Heizeinrichtung mit niedriger Heizleistung betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlauferhitzer (20) zumindest für eine längere Zeit vor der Inbetriebnahme den Brennstoff im Düsenstock (5) und der Druckzerstäuberdüse (6) auf einer einen sofortigen Start der Verbrennung ermöglichenden Temperatur hält.

2. Durchlauferhitzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Düsenstock (5) sitzender Thermostat (18) den Durchlauferhitzer (20) steuert

3. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat (18) den Durchlauferhitzer (20) bei —15° C einschaltet und bei +20⁰C ausschaltet.

4. Durchlauferhitzer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu dem am Düsenstück (5) sitzenden Thermostaten (18) ein Außenthermostat (19) geschaltet ist, der bei einer Temperatur unter 10³C die Steuerung des Durchlauferhitzers (20) mittels des Thermostaten (18) in Betrieb setzt