DE3303915C2 - Mengenregelvorrichtung für einen Ölbrenner - Google Patents

Abstract

Eine Regelvorrichtung für einen Ölbrenner weist ein Regelventil (11) in einer Rücklaufleitung (10) auf, die von einer Zulaufleitung (3) abgeht, welche die Pumpe (1) mit der Ölaustrittsstelle (4) verbindet. In der Zulaufleitung (3) ist eine im Betrieb feste Meßblende (9) angeordnet. Die Rücklaufleitung (10) zweigt stromaufwärts von der Meßblende (9) ab. Das Regelventil (11) ist vom Druck vor und hinter der Meßblende (9) sowie einer Sollwertfeder (13) beaufschlagt. Der Druckabfall an der Meßblende (9) wird konstant gehalten. Auf diese Weise läßt sich eine gewünschte Heizleistung mit minimaler Ölmenge pro Zeiteinheit aufrechterhalten.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mengenregelvorrichtung für einen ölbrenner, insbesondere einen ölbrenner mit Aufbereitung des Öls durch Hilfsenergie bzw. einen Vergasungsbrenner, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Mengenregelvorrichtung dieser Art (DE-PS 24 03 083) wird die Größe der Drossel durch den verstellbaren Kolben eines Brennstoffzumeßiyentils bestimmt. Dieses Ventil liegt mit dem Regelventil! in Reihe in der Zulaufleitung. Eine solche Mengenregelung hat den Vorteil, daß der gesamte Kapazitätsbereich der Pumpe beherrscht wird, also mit einer Einheit, die aus einer Pumpe und einer solchen Regelvorrichtung besteht, ein sehr großer Teil der üblichen Ölbrenner betrieben werden kann. Nachteilig ist aber, daß zumindest bei kleinen Einstellmengen die Gefahr besteht daß kleine Schmutzteilchen entweder die Drossel oder das Regelventil verstopfen, weil die jeweiligen Durchtrittsöffnungen sehr klein sein müssen.
In der Ölhydraulik ist es ferner bekannt, eine Mengenregelung mittels eines Hauptstromreglers oder eines Bypaß-Stromreglers durchzuführen (H. Zoebl »ölhydraulik«, 1963, Seite 164).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mengenregelvorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der nicht die Gefahr einer Verstopfung durch Schmutzteilchen besteht

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Durch Sperren des Bypaßkanals bzw. der Bypaßkanä-Ie vvird wahlweise eine einzige Einzelblende oder eine Reihenschaltung von zwei oder mehr Einzelblenden wirksam gemacht Infolgedessen ergeben sich Drosseln mit unterschiedlichem Drosselwiderstand. Je gröSer die Zahl der hintereinandergeschalteten Einzelblenden, um so größer ist der Drosselwiderstand und um so kleiner ist die einem vorgegebenen Druckabfali zugeordnete Durchflußmenge. Auf diese Weise ergibt sich eine (stufenweise) Anpassung an den Bedarf unterschiedlicher

ölbrenner.

Darüber hinaus ergibt sich aber bei den hintereinander geschalteten Einzelblenden der Vorteil, daß die Blendenöffnung auch rür relativ kleine Mengen vergleichsweise groß sein kann und daher bei den Blenden keine Gefahr einer Verstopfung durch Schmutzteilchen besteht Auch beim Regelventil ist diese Gefahr nicht gegeben, da sich das Regelventil nicht in der Zulaufleitung befindet und daher bei kleinen Mengen nur geringfügig öffnen darf, sondern in der Rücklaufleitung angeordnet ist, wo das Regelventil von der Zulaufmenge derart unabhängig ist, daß es eine ausreichend große Mindestöffp.ung erhalten, kann.

Auf diese Weise gelingt es, eine Ölfeuerung mit einer äußerst konstanten Heizleistung zu betreiben. Dies ist

insbesondere von Interesse, wenn nur-.Jeine ölmengen pro Zeiteinheit verfeuert werden sollen, beispielsweise weniger als 1 I/h, weil bei der bisherigen Betriebsweise gerade bei kleinen Mengen die Schwankungen prozentual besonders groß waren. Wenn eine bestimmte Heizleistung garantiert werden muß, kommt man daher mit einer dieser Leistung entsprechenden minimalen ölmenge aus.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 2 ist es möglich, die gewünschte Heizleistung innerhalb eines gewissen Bereichs kontinuierlich zu verändern.

Bei der konstruktiven Ausgestaltung nach Anspruch 3 läßt sich durch eine Verstellung des Kolbens der Zahl der jeweils wirksamen Einzelblenden leicht ändern.

Durch die Größenbemessung der Einzelblenden nach Anspruch 4 ergibt sich eine noch größere Variationsmöglichkeit bei der Gestaltung der Meßblende.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 5 wird erreicht, daß bei größerer Durchtrittsmenge große Durchfiußquerschnitte wirksam und die kleineren Durchtrittsque.rschnitte durch Bypaßkanäle überbrückt sind. Kleine Durchtrittsmengen dagegen werden auch über mindestens eine Einzelblende kleineren Durchtrittsquerschnitts geleitet.

Das Sicherheitsventil gemäß Anspruch 6 verhindert ein übermäßiges Ansteigen des Drucks, wenn aus irgendeinem Grund das Regelventil versagen sollte, beispielsweise wenn die Membran undicht wird oder wenn

im Austrittsrohr eine zeitweilige Unterbrechung des ÖI-stroms erfolgt

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der Regelvorrichtung bei einem ölbrenner mit Aufbereitung des Öls durch Hilfsenergie, insbesondere bei einem Vergasungsbrenner. Solche Ölbrenner arbeiten ohne die übliche Druckzerstäubung, weil das System eine Luft-Zerstäubung, Ultraschall-Zerstäubung oder Bobbinton-Zerstäubung aufweist oder weil das öl durch Verdampfung fein verte'h. wird. In all diesen Fällen genügen sehr geringe ölförderdrücke. Infolgedessen ist bei einer Druckregelung die Abhängigkeit der gewünschten Ölmenge pro Zeiteinheit vom Gegendruck und von Ablagerungen im Bereich der Austrittsstelle prozentual noch größer als Ölbrennern mit Dmckzerstäubungsdüsen. Mit Hilfe der neuen Regelvorrichtung läßt sich die gewünschte Heizleistung sehr genau aufrechterhalten. Auch für diese Systeme gilt, daß die Meßblende so gewählt werden kann, daß die an der Ölaustrittsstelie auftretenden Druckänderungen die Funktionsfähigkeil nicht beeinträchtigen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Regelvorrichtung in Verbindung mit einer Druckzerstäubungsdüse,

F i g. 2 in einer Teildarstellung die erfindungsgemäß vorgesehenen Einzelblenden in Verbindung mit einem Vergasungsbrenner und

F i g. 3 Arbeitskennlinien der Regelvorrichtung in einem Druck-Mengen-Diagramm.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 fördert eine Ölpumpe 1 Brennöl aus einem Tank 2 über eine Zulaufleitung 3 zu einer als Ölaustrittsstelie dienenden Zerstäubungsdüse 4. Diese fördert Öl als Sprühkegel 5 in eine Brennkammer 5. Rings um die Düse ist ein Kanal 7 für die Zufuhr von Brennluft 8 vorgesehen. In der Zuleitung 3 befindet sich eine Meßblende 9. Vor der Meßleitung geht eine zum Tank 2 führende Rückleitung 10 ab, in der ein Regelventil 11 angeordnet ist

Das Regelventil 11 besitzt eine Membran 12, welche durch eine Sollwertfeder 13 belastet ist. Der Sollwert ist mittels eines Stellgriffs 14 einstellbar. Die Membran überdeckt als Verschlußstück einen Ventilsitz 15, der von einem Druckraum 16 umgeben ist. In ihm herrscht ein Druck P\. nämlich der Druck vor der Meßblende 9. Auf der gegenüberliegenden Seite befindet sich ein Druckraum 17, der über eine Leitung 18 mit dem Zuleitungsabschnitt zwischen Meßblende 9 und Düse 4 verbunden ist In ihm herrscht infolgedessen der Druck Pi hinter der Meßblende 9.

Wenn im Betrieb die Pumpe 1 öl über die Meßblende 9 zur Düse 4 fördert, ergibt sich an der Meßblende 9 ein Druckabfall. Dieser wirkt auf die Membran 12, so daß sich unter Berücksichtigung der Kraft der Sollwertfeder 13 ein Gleichgewichtszustand einstellt Daher fließt ein Teil des von der Pumpe 1 geförderten Öls über die Rückleitung 10 zum Tank 2 ab. Wenn der Druckabfall an der Meßblende 9 auf diese Weise konstant gehalten wird, ist auch die der Düse 4 zugeführte ölrnenge pro Zeiteinheit konstant. Mit Hilfe desStellgriffs Ϊ4 kann die Kraft der Soilwertfeder 13 geändert und damit auch die vorgegebene Menge eingestellt werden.

Das Regelventil 11 wird von einem Sicherheitsventil 19 überbrückt, das öffnet, wenn der Pumpendf uck einen vorgegebenen Wert übersteigt. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß kein Schaden entstehen kann, wenn aus irgendeinem Grund das Regelventil 11 versagt beispielsweise weil infolge einer momentanen Unterbrechung kein öl durch die Meßblende 9 hindurchfließt uaa daher die beiden Drücke P\ und Pi einander gleich sind. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist eine einstellbare Meßblende 29 vorgesehen. Diese weist sieben in Reihe angeordnete Einzelblenden 30 bis 36 auf. Zwischen den Einzelblenden geht jeweils ein Bypaßkanal 37 bis 42 ab; diese Kanäle münden in einem gemeinsamen

ίο Zylinder 43. Die Mündungen sind durch einen Kolben 44 abgesperrt der mittels einer Stange 45 und einer Handhabe 46 im Zylinder 43 verschiebbar ist Die letzte Einzelblende 36 und der Zylinder 43 führen zu einem Sammelraum 47, der mit der ölaustrittsstelie 48 verbunden ist Schematisch ist angedeutet, daß die Durchflußöffnungen der Einzelblenden 30, 31, 32 und 33 jeweils abnehmenden Querschnitt haben und daß die folgenden Einzelblenden jeweils den gleichen kleinen Querschnitt besitzen.

In der veranschaulichten Stellung des Kolbens 44 sind sämtliche sieben Einzelblenden 30 ''.; 36 in Reihe geschaltet Bereits eine kleine Durchiiüßmcnge führt zu einem verhältnismäßig großen Druckabfall. Auf diese Weise lassen sich sehr kleine Kapazitäten von beispielsweise 0,2 bis 1,5 I/h mit Einzelblenden beherrschen, die eine so sroße Durchtrittsöffnung haben, daß diese nicht durch Schmutzteilchen verstopft werden können. Wenn der Kolben 44 durch Verschieben nach links den ersten Bypaßkanal 42 freigibt, ist die letzte Einzelblende 36 unwirksam. Entsprechend sinkt der Gosamtwiderstand der Meßblende 29. Wenn der Kolben 44 sehr weit nach links geschoben wird, sind nur noch Einzelblenden größerer Durchtrittsöffnung wirksam, so daß verhältnismäßig große Durchflußmengen hindurchströmen müssen, damit der das Regelventil 11 zum Ansprechen bringende Druckabfall auftritt. Auf diese Weise läßt sich für den gesamten Kapazitätsbereieh einer Pumpe innerhalb eines Druckbereichs von bis zu 25 bar das Verhältnis zwischen der zur Ölaustrittsstelie 48 gefördei :en ö^!menge und der erforderlichen Pumpenleistung auf einem angemessenen Niveau halten.
/ in die ölaustrittsstelie 48 ist ein Vergasungsbrenner

49 angeschlossen. Dieser weist eine Vergasungskammer

50 mit einem elektrisch beheizbaren Mantel 51 auf. In diese Kammer 50 gelangendes. Öl wird daher verdampft und vergast. Das Gas tritt mit einer durch die Volumenvergrößerung vorgegebenen Geschwindigkeit aus der Kammer 50 nach vorn in einen Bereich 52 aus. Hier erfolgt eine Vermischung mit über einen konischen Ringkanal 53 zugeführter Luft 54. Ein solcher Vergasungsbrenner kann mit sehr unterschiedlichen Ölmengen betrieben werden, angefangen von kleinen Kapazitäten von etwa 0,2 l/h bis zu mehreren Litern pro Stunde. E\;r gesamte Bereich kann mit Hilfe der Meßblende 29 eingestellt werden. Hierbei erfolgt eine Grobeinstellung durch die Bl^ndenwahl und eine Feineinstellung durch die Sollwertfeder 13.

In F i g. 3 ist in einem Diagramm über der Durchflußmenge Q in Litern pro Stunde der Druck P\ vor der Meßblende 9 aufgetragen. Man erkennt, daß wenn die Pumpe auf einen Maximaldruck P₀ eingestellt worden

ijst, sich in Abhängigkeit von der Größe der-gewählten Meßblende 9 und der Einstellung der Soilwertfeder 13 Kennlinien ergeben, gemäß denen eine konstante Menge Q über einen großen Druckbereich zur Austrittsstelle gefördert wird. Der tatsächliche Druck hängt von dem Gegendruck im Feuerungsraum 6 und vom Widerstand an der Düse oder sonstigen Austrittsstelle ab.

Anstelle des Vergasungsbrenners 49 können auch andere ohne Druckzerstäubung arbeitende Brenner eingesetzt werden, beispielsweise solche mit Ultraschall-Zerstäubung, Luft-Zerstäubung oder Bobbinton-Zerstäubung.

Die Blende kann auch auf andere Weise verstellbar
gemacht werden, beispielsweise indem zwei die öffnung
begrenzende Teile relativ gegeneinander verschiebbar
sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Mengenregelvorrichtung für einen ölbrenner, insbesondere einen Ölbrenner mit Aufbereitung des Öls durch Hilfsenergie bzw. einen Vergasungsbrenner,

a) mit einer Drossel in der die Pumpe mit der Ölaustrittsstelle verbindenden Zulaufleitung,

b) mit einem Regelventil, das vom Druck vor und hinter der Drossel beaufschlagt und den Druckabfall an der Drossel konstant hält, und

c) mit einer einen bestimmten Sollwert des Betriebsdrucks ermöglichenden Feder,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) die Drossel (29) durch mehrere in der Zulaufleitung (3) in Reihe liegende feste Einzelblenden (30 bis 36/ gebildet ist, zwischen denen jeweils ein wahlweise sperrbarer, die stromabwärts liegenden Einzelblenden überbrückender Bypaßkana! (37 bis 42) abgeht, und

e) daß das Regelventil (11) in einer stromaufwärts der Reihenschaltung abzweigenden Rücklaufleitung (10) angeordnet ist

2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertfeder (13) einstellbar ist.

3. Regelvorr. htung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dpß die FNpaßkanäle (37 bis 42) axiai versetzt in einer, gemeinsamen Zylinder (43) münden und die Kanalnrjndmgen durch einen verschiebbaren Kolben (44) abdeckbar sind.

4. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Einzelblenden (30 bis 36) unterschiedliche Durchtrittsquerschnitte hat.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelblenden (30 bis 32) größeren Durchtrittsquerschnitts den Einzelblenden (33 bis 36) kleinen Durchtrittsquerschnitts vorgeschaltet sind.

6. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (11) durch ein bei einem vorgegebenen Druck ansprechendes Sicherheitsventil (14) überbrückt ist.