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Zusatzeinrichtung zur Frischluftregulierung
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für Heizkessel Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die
Bewegung einer Frischluftklappe in Abhängigkeit von einem von der Kesseltemperatur
oder der Abgastemperatur eines Heizkessels gesteuerten Feuerungsregler, welcher
thermisch, elektronisch oder elektrisch gesteuert werden kann.
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Die Bewegung der Frischluftklappe eines Heizkessels wird in der Regel
mit Hilfe eines sogenannten Feuerungsreglers gesteuert, der mittels eines Temperaturfühlers
in
Abhängigkeit von der Wassertemperatur im Innern eines Heizkessels verstellbar ist.
Mit Hilfe eines solchen Feuerungsreglers wird über einen Stellmechanismus die Frischluftklappe
bei Absinken der Heizkesseltemperatur geöffnet und bei ansteigender Temperatur geschlossen,
um die Verbrennung zu unterbinden und die am Regler eingestellte Solltemperatur
nicht zu überschreiten.
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Dieser Funktionsablauf ist aber dann von Nachteil, wenn die eingestellte
Solltemperatur des Kessels, einerseits durch Verminderung des Brennstoffes, andererseits
durch Überlastung der Heizanlage, absinkt und sich die Frischluftklappe dadurch
öffnet. Bei Verminderung des Brennstoffes ist es nämlich nicht wünschenswert, wenn
sich die Frischluftklappe immer weiter öffnet, da durch die vermehrte Frischluftzufuhr
der vorhandene Restbrennstoff schnell und mit viel Luftüberschuß und mit schlechtem
Wirkungsgrad abgebrannt wird und in weiterer Folge dann die Heizkesselanlage sofort
abkühlt. Bei Überlastung der Kesselanlage würde bei sich weiter öffnender Luftklappe
der vorhandene Brennstoff mit viel Luftüberschuß ebenfalls schnell und mit schlechtem
Wirkungsgrad abbrennen.
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Es ist bereits ein Stellmechanismus bekannt, der, soba5d die Temperatur
im Heizkessel unter einen vorbestmmten Temperaturbereich absinkt, die Verbindung
zwischen dem Feuerungsregler und der Luftklappe unterbricht, so daß die Frischluftklappe
aufgrund ihres Gewichtes in Schließstellung fällt und dort verbleibt, bis sie von
Hand für den Beginn einer neuen Anheizperiode wieder in Offenstellung gebracht wird.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß die Kesselanlage und der Kamin lange bzw. länger
warm bleiben, da ein Auskühlen durch vermehrte Frischluftzufuhr verhindert wird,
hat aber jedoch folgende Nachteile: Sinkt die Heizkesseltemperatur durch Überlastung
der Heizkesselanlage unter den vorbestimmten Wert ab, so fällt die Frischluftklappe
in Schließstellung,und der vorhandene Brennstoff bleibt unverbrannt im Heizkessel
liegen oder wird umweitschädigend und unwirtschaftlich abgebrannt, da infolge Luftmangels
nur ein schlechter Wirkungsgrad erreicht wird.
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Dasselbe ist auch beim Abbrennen des vorhandenen Restbrennstoffes
der Fall, da die Frischluftklappe bei Absinken
der Kesseltemperatur
vorerst geöffnet wird, wodurch ein Luftüberschuß entsteht und bei weiterem Absinken
unter den vorbestimmten Wert die Frischluftklappe in Schließstellung fällt, so daß
für den Abbrand des Restbrennstoffes Luftmangel vorliegt und daher sowohl vor der
Schließstellung als auch nach der Schließstellung mit schlechtem Wirkungsgrad abgebrannt
wird. Eine starke Verschmutzung durch Ruß und Teerbildung im Kessel sowie im Kamin
kann durch diese Regeleinrichtung entstehen mit der Folge, daß auch die Umwelt sehr
geschädigt wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu
schaffen, mit der diese genannten Nachteile vermieden werden und trotzdem eine wirksame
und wirtschaftliche sowie umweltfreundliche Energieeinsparung erreicht wird.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in einem bestimmbaren
Temperaturbereich, sowohl bei sich erhöhender Temperatur als auch bei absinkender
Temperatur im Kessel, eine reversible kontinuierliche Schließbewegung der Frischluftklappe
erfolgt. Die Anordnung der hierfür geeigneten Regeleinrichtung kann sowohl außerhalb
als auch innerhalb eines Feuerungsreglers
angeordnet sein.
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Diese Regelung hat folgende Vorteile: Sie ist dadurch gekennzeichnet,
daß durch ein Betätigungsglied des Feuerungsreglers ein Regelglied bewegbar ist,
dessen freies Ende bei Bewegung des Betätigungsgliedes des Feuerungsreglers entlang
einer Gleitbahn eines um eine stationäre Achse schwenkbar angeordneten Reglerarmes
gleitet, dessen freies Ende mit der Frischluftklappe in Verbindung steht, und daß
die Gleitbahn des Reglerarmes eine nockenförmige Erhebung aufweist.
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Es wird die gewünschte Solltemperatur von circa 65 OC eingestellt.
Bei Übersteigen der Solltemperatur wird die Frischluftklappe wie bei allen Feuerungsreglern
geschlossen. Wird nun zum Beispiel der Heizkessel belastet, so öffnet sich vorerst
die Frischluftklappe, um die gewünschte Heizleistung erbringen zu können.
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Wird aber der Heizkessel überbelastet, das heißt, daß die eingestellte
Solltemperatur von circa 65 0C
unterschritten wird, so wird die
Frischluftklappe etwas geschlossen und eine Überlastung der Heizanlage verhindert,
da die Heizleistung in der gesamten Anlage gedrosselt wird. Gleichzeitig wird eine
Verbrennung mit viel Luftüberschuß verhindert, wodurch eine lange Brenndauer und
ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird.
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Fällt die Heizkessel leistung durch Verminderung des Brennstoffes
ebenfalls unter die gewünschte Solltemperatur, dann wird die Stellung der Frischluftklappe
kontinuierlich der Kesselleistung und der Brennstoffmenge angepaßt, geschlossen
und ein Abkühlen der Heizkesselanlage verhindert. Durch das kontinuierliche Schließen
der Frischluftklappe wird der Restbrennstoff sauber und mit hohem Wirkungsgrad verbrannt,
wobei dadurch eine lange Brenndauer gesichert ist. Ist die Kesseltemperatur auf
ca. 30 OC abgesunken, so bleibt die Frischluftklappe bis zur nächsten Anheizphase
geschlossen. Wird der Heizkessel wieder in Betrieb genommen, so wird von Hand aus
oder durch öffnen der Füllschachttüre die Frischluftklappe auf Anheizstellung gestellt,
also geöffnet.
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Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist aber, wie
dies Gegenstand der Unteransprüche ist, darin zu sehen, daß die Regeleinrichtung
in das GehAuse eines herkömmlichen Feuerungsreglers ohne jegliche Änderungen eingebaut
werden kann. Das heißt mit anderen Worten, der bisherige Feuerungsregler mit seinen
eingangs aufgezeigten Nachteilen läßt sich durch den Einbau der erfindungsgemäßen
Regeleinrichtung zu einem wirtschaftlichen Feuerungsregler umbauen.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
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Hierin zeigen: Fig. la einen Längsschnitt durch einen Feuerungsregler
mit eingebauter, erfindungsgemäßer Regeleinrichtung nach Abbrand des Festbrennstoffes
(Kaltstellung 0 bis 35 °C) Fig. lb einen Längsschnitt durch einen Feuerungsregler
mit eingebauter, erfindungsgemässer Regeleinrichtung in einer Regelstellung der
Solltemperatur (55 bis 65 OC)
Fig. lc einen Längsschnitt durch
einen Feuerungsregler mit eingebauter, erfindungsgemässer Regeleinrichtung in der
Anheizstellung nach Hochheben der Frischluftklappe bzw.
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der Reglerstange (Anheizstellung ca. 10 bis 20 OC) Fig. ld einen
Längsschnitt durch einen Feuerungsregler mit eingebauter, erfindungsgemässer Regeleinrichtung
bei Überschreiten der Solltemperatur (Regelstellung 85 bis 95 0C) Fig. 2a eine Regeleinrichtung
der Frischluftklappe, die außerhalb des Feuerungsreglers angeordnet ist, in Seitenansicht
mit der Montageplatte in Solltemperaturstellung von ca. 60 OC Fig. 2b Oberansicht
der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung mit Regelstellung in der Anheizphase.
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In einem zylindrischen Gehäuse 1 eines herkömmlichen Feuerungsreglers
2 ist ein Regelarm 3 mit einer Achse
4 schwenkbar gelagert. Der
Regelarm 3 weist eine Gleitbahn A B C mit einer nockenförmigen Erhebung B auf. Das
freie Ende 7 des Regelarmes 3 ist so ausgebildet, daß es formschlüssig in eine Ausnehmung
8 eines Regelfingers 9 eingreift. Der Regelfinger 9 ist ebenfalls schwenkbar um
eine Achse 10 in dem Gehäuse 1 gelagert.
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Sobald der Regelarm 3 um seine Achse 4 geschwenkt wird, bewegt sich
auch der Regelfinger 9 um seine Achse 10 und dreht eine in Längsrichtung der Schwenkachse
10 verlaufende, abgewinkelte Reglerstange 11, welche an ihrem freien Ende über eine
Gliederkette oder ein Hebelgestänge mit der Frischluftklappe des Heizkessels verbunden
ist (nicht dargestellt).
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Die Bewegung des Regel armes 3 wird durch einen Regelbolzen 12 bewirkt,
der an einem Rohrschlitten 13 angeordnet ist.
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Der im wesentlichen hohl zylindrische Rohrschlitten 13 weist weitgehend
den Innenmaßen des zylindrischen Gehäuses 1 angepaßte Abmessungen auf und ist im
Gehäuseinnern längsverschiebbar gelagert. Mit dem Rohrschlitten 13 ist der radial
nach innen ragende
Regelbolzen 12 fest verbunden.
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Bei Verschiebung des Rohrschlittens 13 gleitet das freie, schräge
Ende des Regelbolzens 12 a entlang der Gleitbahn A B C des Regelarmes 3.
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Die Verschiebung des Rohrschlittens 13 erfolgt über einen an seinem
Ende vorgesehenen, mit ihm verbundenen Mitnahmebolzen 14 durch die Regelschubstange
15 des Feuerungsreglers 2. Wird die Frischluftklappe durch Hochheben der Reglerstange
11 auf Anheizphase gestellt (Fig. lc), so rutscht der Anheizschlitten 16 durch Hochheben
der Reglerstange 11 mit Hilfe des Führungsstiftes 17 und der Druckfeder 18 zu dem
Regelbolzen 12. Der Anheizschlitten 16 wird bei Erreichen der Solltemperatur (siehe
Fig. lb) ausgeschaltet und verbleibt bis zur nächsten Anheizphase außer Tätigkeit.
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Sobald eine gewisse Temperatur im Heizkessel erreicht ist, fährt der
Rohrschlitten 13 mit dem Regelbolzen 12 auf der Glaitbahn A B C des Regelarmes 3.
Bei Erreichen der Solltemperatur von ca. 60 OC steht der Regelbolzen 12 mit seiner
Spitze 12a auf der Erhebung der Gleitbahn B (siehe Fig. lb) und hat damit
die
vorbestimmte Solltemperaturstellung erreicht.
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Sobald die Temperatur im Kessel jedoch weiter ansteigt, gleitet die
Regelbolzenspitze 12a in Richtung der Gleitbahn C des Regelarmes 3 (siehe Fig. led),
wodurch ein kontinuierliches Schließen der Frischluftklappe mit nachfolgendem Temperaturabfall
bewirkt wird. Die Regelschubstange 15 des Feuerungsreglers 2 wird durch Absinken
der Heizkesseltemperatur den Rohrschlitten 13 wieder in einer solchen Richtung bewegen,
daß sich der Regelbolzen 12 zur Erhebung B hin bewegt und die öffnung der Frischluftklappe
entsprechend der vorgegebenen Regeltemperatur einpendelt.
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Die Übertragung der Pendelbewegungen des Regel armes 3 auf die Frischluftklappe
erfolgt über den Regelt in ger 9, dessen Schwenkstellung durch den Eingriff des
abgerundeten Endes 7 des Regelarmes 3 in seine Ausnehmung 8 mit der Bewegung des
Regelarmes 3 gekoppelt ist. Bei einer Schwenkbewegung des Regelarmes 3 im Uhrzeigersinn
wird sich der Regelfinger 9 gegen den Uhrzeigersinn um seine Achse 10 drehen und
über den mit ihm verbundenen Stellarm 11 die Bewegung der Frischluftklappe bewirken.
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Der Stellmechanismus zwischen Feuerungsregler und der Frischluftklappe
entspricht im wesentlichen den herkömmlichen Ausführungsformen.
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Wird die Zusatzregeleinrichtung außerhalb des Feuerungsreglers angebracht,
so wird die Montageplatte 101 (siehe Fig. 2a) seitlich des Feuerungsreglers so montiert,
daß die Reglerstange 102 in die Montageplatte 101 ragt, dort endet und mit dem Regelgleitarm
108 mit Hilfe der Feststellschraube 105 verbunden ist.
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Befindet sich das freie Ende vom Regelgleitarm 108 im Bereich 103
B, der maximalen Erhebung der Nocke, dann entspricht die öffnungsstellung der Frischluftklappe
einer bestimmbaren Heizkesselsolltemperatur.
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Bei sinkender Kesseltemperatur dreht sich die Welle 102 des Feuerungsreglers
gegen den Uhrzeigersinn, der Regelgleitarm 108 gleitet der Regelarmnockenwelle entlang
in Richtung Bereich A, woraus eine kontinuierliche Schließbewegung der Frischluftklappe
resultiert.
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Bei erneut ansteigender Kesseltemperatur gelangt der Regelgleitarm
108 bei kontinuierlicher öffnung der Frischluftklappe wieder in den Bereich B, bei
weiter ansteigender Temperatur überfährt er das Maximum
der Regelarmnockenwelle
B und gelangt in den Bereich C, während sich die Frischluftklappe wieder kontinuierlich
schließt, bis sich der Vorgang bei allmählich wieder sinkender Temperatur umkehrt.
Das kontinuierliche Einpendeln bei steigender bzw. faliender Kesseltemperatur innerhalb
eines wählbaren Temperaturbereiches von beispielsweise +30 0C bezogen auf den Sollwert
erfolgt ohne Mitwirkung einer Bedienungsperson vollautomatisch, da die Frischluftklappe
ununterbrochen mit der Reglerstange des Feuerungsreglers in Verbindung bleibt und
aus einem niederen Temperaturbereich von ca. 40 bis 45 °C wieder in die Solltemperaturstellung
gelangen kann.
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Bezugszeichenliste 01 Gehäuse des Feuerungsreglers mit Regelkopf
und Fixierschraube 02 Thermoeinsatz des Feuerungsreglers 03 Regelarm mit Regelarmachse
04 04 Regeiarmachse 05 Fixierbock mit Feststellschraube 06 Fixierbock mit Montagezapfen
07 Regelarmgleitring 08 Regelfingerausnehmung für Regelarmgleitring 09 Regelfinger
mit Feststellschraube für Reglerstange 11 10 Regelfingerachse = Reglerstangenloch
für Reglerstange 11 11 Reglerstange mit Kette 12 Regelbolzen mit Regelbolzenspitze
12a 12a Regelbolzenspitze 13 Rohrschlitten mit Mitnahmebolzen 14 14 Mitnahmebolzen
15 Feuerungsregelschubstange (Regelschubstange) 16 Anheizschlitten mit Führungsstift
17 und Druckfeder 18 17 Führungsstift 18 Druckfeder
101 Montageplatte
für Energiesparregler 102 Regler stange vom Feuerungsregler 103 Regelarmnockenwelle
104 Achse für Regelarmnockenwelle 103 105 Feststellschraube für Reglerstange 102
106 Regelarmbolzen für Gleitring 107 107 Regelarmgleitring 108 Regelgleitarm 109
ABC - Gleitbahn für 107, 108 110 Reglerstange mit Reglerkette 111 Ausgleichsfeder
bei schwerer Luftklappe 112 Spannschraube für 111 113 Anheizblockloch für 116 114
Haltebolzen für Anheizblock 116 115 Gehäuse für Druckfeder 116 Anheizblock 117 Druckfederhaltering
118 Druckfeder für Anheizblock 116
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