DE4404517C2 - Hydraulische Schaltung für einen Ölbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Schaltung für einen Ölbrenner mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 36 36 647 A1 ist ein Ölbrenner mit einer Ölpumpe bekannt, wobei in der Verbindungsleitung zwischen Ölpumpe und Öldüse ein fremdgesteuertes Ab­ sperrventil angeordnet ist. Außerdem ist zwischen der Druckseite der Ölpumpe und einer Rücklaufleitung eine Drossel und parallel zu dieser ein Entlastungsven­ til angeordnet. Der Öldruck der Ölpumpe kann bei einem solchen Ölbrenner nicht für verschiedene Steuerfunktionen des Ölbrenners genutzt werden.

Ziel der Erfindung ist es, eine hydraulische Schaltung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß der Öldruck der Ölpumpe für verschiedene Steuerfunktionen des Ölbrenners genutzt werden kann.

Dieses Ziel wird bei einer hydraulischen Schaltung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses An­ spruchs erreicht. Wenn das Steuerventil offen ist, kann sich zwischen der Drossel und dem Hydrozylinder kein Druck aufbauen. Es fließt dann zwar Öl über die Drossel und das Steuerventil ab. Diese Ölmenge ist jedoch so gering, daß sie oh­ ne weiteres aus der Überschußmenge der Ölpumpe abgezogen werden kann. Soll der Hydrozylinder betätigt werden, so wird das Steuerventil geschlossen, so daß sich im Hydrozylinder ein der Last entsprechender Druck aufbauen kann. Die Ölmenge, die während der Bewegung des Hydrozylinders über die Drossel fließt, verringert sich sogar gegenüber einem Zustand, in dem das Steuerventil offen ist, so daß eine Instabilität oder ein Verlöschen der Brennerflamme nicht zu befürch­ ten ist. Somit gelingt die Steuerung des Hydrozylinders, der z. B. ein einfach wirkender Plungerzylinder sein kann, dessen Plunger von einer Feder zurückge­ stellt wird, unter Wahrung der Funktionssicherheit der Ölversorgung mit einem einfachen, kostengünstig herzustellenden 2/2-Wegeventil.

Wie schon ausgeführt, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Ölpumpe druc­ kentlastet angefahren werden kann, da dann der Antriebsmotor nur ein kleines Anlaufmoment haben muß. Es wird dazu ein Entlastungsventil verwendet, über das der Druckanschluß der Ölpumpe mit einem Rücklauf oder mit dem Saugan­ schluß der Ölpumpe verbunden werden kann. In der erfindungsgemäßen Ausfüh­ rung ist nun das Entlastungsventil zum druckentlasteten Anfahren der Ölpumpe parallel zur Drossel angeordnet. Drossel und Entlastungsventil sind an die Ver­ bindungsleitung zwischen Ölpumpe und Absperrventil angeschlossen. Dadurch könnten die Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten auf relativ ein­ fache Weise hergestellt werden. Unter anderem wird vermieden, daß zum Rück­ lauf bzw. zum Sauganschluß der Pumpe zwei Bohrungen in einem Block oder zwei Leitungen führen. Es ist nur noch eine Leitung vom Steuerventil zum Rück­ lauf bzw. zum Sauganschluß der Ölpumpe notwendig. Zur Entlastung des Druck­ anschlusses sind das Entlastungsventil und das Steuerventil offen. Zum Aufbau eines Betriebsdruckes wird entweder das Entlastungsventil oder das Steuerventil oder es werden beide Ventile geschlossen. Zur Bewegung des Kolbens des Hy­ drozylinders sind bei Ventile geschlossen, wobei das Entlastungsventil wieder aufgemacht werden kann, wenn der Hydrozylinder einen Endanschlag erreicht hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen hydraulischen Schaltung kann man den Unteransprüchen 2 bis 9 entnehmen.

Die Kosten können noch dadurch verringert werden, daß gemäß Anspruch 2 die Drossel in das Entlastungsventil integriert ist. Dies bietet außerdem die Möglich­ keit der besonders vorteilhaften Ausbildung gemäß Anspruch 3, nach der bei ge­ öffnetem Entlastungsventil der Drosselquerschnitt und der zusätzliche Öffnungsquerschnitt des Entlastungsventils einen gemeinsamen Öffnungsquerschnitt ergeben. Auf diese Weise wird bei jedem Brennerstart und entlasteten Anfahren der Ölpumpe die Drossel durchspült und dabei gerei­ nigt. Dies erhöht die Funktionssicherheit erheblich, da das Risiko, daß der Hy­ drozylinder wegen einer zugesetzten Drossel nicht mehr betätigt wird, nun ver­ nachlässigbar klein ist.

Im Normalbetrieb des Ölbrenners verbleibt der Hydrozylinder in einer bestimmten Position, wobei das Steuerventil ebenfalls eine bestimmte Position beibehält. Für einen geringen Verbrauch von elektrischer Energie ist es nun günstig, wenn das von einem Elektromagneten betätigbare Steuerventil im stromlosen Zustand die Stellung für den Normalbetrieb einnimmt und vom Elektromagneten in die andere Stellung gebracht wird.

Das Entlastungsventil muß nur während des entlasteten Anfahrens der Ölpumpe offen sein. Für einen niedrigen Verbrauch von elektrischer Energie ist es deshalb günstig, wenn das von einem Elektromagneten betätigbare Entlastungsventil vom Elektromagneten aus der Sperrstellung in die Offenstellung gebracht wird. Wenn das Absperrventil von einem Elektromagneten betätigbar ist, so muß es aus Si­ cherheitsgründen vom Elektromagnets aus einer Sperrstellung in eine Offenstel­ lung verstellbar sein. Bei einem Ausfall des Elektromagneten oder der gesamten Elektrik soll nämlich kein Öl zur Brennerdüse gelangen. Der schaltungstechni­ sche Aufwand ist nun besonders gering, wenn das von einem Elektromagneten betätigbare Entlastungsventil durch Bestromen des Elektromagneten aus der Of­ fenstellung in die Sperrstellung verstellt wird und wenn dann die beiden Elektro­ magnete des Entlastungsventils und des Absperrventils gemeinsam ansteuerbar sind.

Die Ansprüche 8 und 9 schließlich beziehen sich auf eine Baueinheit, die eine Ölpumpe, ein Absperrventil und ein Steuerventil in einer Verschaltung nach einem vorher­ gehenden Anspruch umfaßt und bestimmte Außenanschlüsse und die verschiedenen Verbohrungen zwischen den einzelnen Komponenten und den Außenanschlüssen aufweist. Eine solche Baueinheit ist wesentlich einfacher her­ zustellen und zu handhaben als eine vereinzelte Anordnung der verschiedenen Komponenten und ihre Verbindung über Leitungen oder Rohre.

Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen hydraulischen Schal­ tung sowie eine erfindungsgemäße Baueinheit sind in den Zeichnungen darge­ stellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 als hydraulische Schaltung ein erstes Ausführungsbeispiel mit ei­ nem Steuerventil und einem Entlastungsventil, das von einem Elek­ tromagneten aus einer Offenstellung in eine Sperrstellung gebracht wenn kann,

Fig. 2 als hydraulische Schaltung ein zweites Ausführungsbeispiel eben­ falls mit reinem Steuerventil und mit einem Entlastungsventil, das je­ doch von einem Elektromagneten von der Sperrstellung in die Of­ fenstellung gebracht werden kann, und

Fig. 3 das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als körperliche Einheit, wobei die Drossel in das Entlastungsventil integriert und selbstreinigend ist.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist zur Ölversorgung eines Ölbrenners eine Ölpum­ pe 10 vorgesehen, die z. B. als Innenzahnradpumpe ausgebildet sein kann, die von einem Elektromotor 11 antreibbar ist und die über eine Saugleitung 12 Öl aus einem Vorratsbehälter ansaugen und in eine Druckleitung 13 abgeben kann.

Diese Druckleitung ist zu einer Brennerdüse hin durch ein Absperrventil 14 ab­ sperrbar, das als 2/2-Wege-Sitzventil ausgebildet ist und des aus einer Sperr­ stellung, in der es von einer Druckfeder 15 gehalten wird, durch Bestromen eines Elektromagneten 16 in eine Offenstellung gebracht werden kann. An die sich zwi­ schen Ölpumpe 10 und dem Absperrventil 14 befindliche Druckleitung 13 ist zunächst ein Druckbegrenzungsventil 17 angeschlossen, mit dem der Betriebs­ druck eingestellt werden kann und über das von der Ölpumpe 10 geförderte, überschüssige Ölmange in eine Rücklaufleitung 18 abgeben werden kann.

An den besagten Abschnitt der Druckleitung 13 sind außerdem eine Konstant­ drossel 25 und ein Entlastungsventil 26 angeschlossen, die parallel zueinander geschaltet sind. Das Entlastungsventil ist ein 2/2-Wege-Sitzventil, das von einem Elektromagneten 27 gegen eine Gagenkraft in einer seiner beiden Stellungen ge­ halten werden kann. Bei der Ausführung nach Fig. 1 ist diese Stellung die Sperrstellung des Entlastungsventils und die Gegenkraft wird durch den Öldruck erzeugt. Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist die vom Elektromagneten 27 gehal­ tene Stellung die Offenstellung und die Gegenkraft wird von einer Druckfeder 28 erzeugt.

Auf der der Druckleitung 13 gegenüberliegenden Seite sind die Drossel 25 und das Entlastungsventil 26 mit einem Steuerventil 29 verbunde, das ebenfalls als 2/2-Wege-Sitzventil ausgebildet ist und aus einer gesperrten Ruhestellung her­ aus, die es aufgrund der Kraft einer Druckfeder 30 einnimmt, von einem Elektro­ magneten 31 in eine Offenstellung gebracht werden kann. Die der Drossel 25 und dem Entlastungsventil 26 abgewandte Seite des Steuerventils 29 ist an die Rücklaufleitung 18 angeschlossen.

Die Ölpumpe 10, das Absperrventil 14, das Druckbegrenzungsventil 17, die Dros­ sel 25 und das Entlastungsventil 26 sowie das Steuerventil 29 sind, wie in den Fig. 1 und 2 durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist, zu einer Baueinheit 35 zusammengefaßt, die einen ersten Außenanschluß 36, der mit dem der Ölpumpe 10 abgelegenen Ausgang des Absperrventils 14 verbunden ist, und an den eine zur Brennerdüse führende Leitung 40 angeschlossen werden kann, ei­ nen zweiten Außenanschluß 37, von dem Verbindungen zur Drossel, zum Entla­ stungsventil und zum Steuerventil bestehen und an den eine zu einem Hydrozy­ linder 42 führende Leitung 41 angeschlossen werden kann, einen dritten Außen­ anschluß 38, an den die Saugleitung 12 angeschlossen ist, und einen Rück­ laufanschluß 39 besitzt, an den die Rücklaufleitung 18 angeschlossen werden kann. Die Verbindungen zwischen den einzelnen innerhalb der Baueinheit 35 be­ findlichen Komponenten und den Außenanschlüssen sind innerhalb der Bauein­ heit durch Verbohrungen oder sonstige Ausnehmungen hergestellt, wie dies bei mehrere Einzelkomponenten umfassenden hydraulischen Einheiten üblich ist.

Es sei nun angenommen, daß beim Start eines Ölbrenners mit einer Ölversor­ gung nach den Fig. 1 und 2 zunächst eine Belüftungsphase, in der der Brennraum belüftet wird, und dann eine Zündphase, in der die Flamme gezündet wird, durchlaufen werden, ehe der Normalbetrieb aufgenommen wird. Zu Beginn dieses Normalbetriebs sei der Kolben des als Plungerzylinder ausgebildeten Hy­ drozylinders 42 auszufahren, um z. B. einen Schieber, eine Blende oder eine Klappe gegen eine z. B. von einer Feder erzeugten Gegenkraft von einer ersten Position in eine zweite Position zu bringen. Während der Belüftungsphase soll die Ölpumpe 10 entlastet angefahren werden. In dieser Betriebsphase ist das Ab­ sperrventil 14 geschlossen, wahrend das Entlastungsventil 26 und das Steuer­ ventil 29 offen sind, so daß sich auf der Druckseite der Ölpumpe 10 kein Druck aufbaut. Bei der Ausführung nach Fig. 1 wird dann der Elektromagnet 27 be­ stromt und dadurch das Entlastungsventil 26 geschlossen. Das Steuerventil 29 bleibt offen. Ebenfalls bestromt wird der Elektromagnet 16, so daß das Absperr­ ventil 14 öffnet. Auch wenn nun noch eine geringe Menge Öl über die Drossel 25 und das Steuerventil 29 zum Rücklaufanschluß 39 gelangt, baut sich in der Druckleitung 13 und in der zur Brennerdüse führenden Leitung 40 der Betriebs­ druck auf, so daß die Flamme gezündet wehen kann. Nach einer bestimmten Nachzündzeit wird der Elektromagnet 31 abgeschaltet, so daß das Steuerventil 29 schließt. Zwischen dem Steuerventil 29 und der Drossel 25 baut sich ein der Gegenkraft am Hydrozylinder 42 entsprechender Druck auf, so daß der Plunger­ kolben des Hydrogründers 42 ausfahrt. Der jetzt erreichte Zustand bleibt während des nun folgenden Normalbetriebe erhalten. Beim Ausschalten des Ölbrenners fallen auch die beiden Elektromagnete 16 und 27 der Ventile 14 und 26 wieder ab. Man erkennt, daß bei der Ausführung nach Fig. 1 die beiden Elektromagnete 16 und 27 jeweils zur gleichen Zeit erregt und entregt werden. Sie können deshalb gemeinsam angesteuert werden, so daß der schaltungstechnische Aufwand gering ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 dagegen ist für das Erreichen derselben Funktionsweise der Elektromagnet 27 des Entlastungs­ ventils 26 immer dann eingeschaltet, wenn der Elektromagnet 16 des Absperrventils 14 ausgeschaltet ist, und immer dann ausge­ schaltet, wenn der Elektromagnet 16 eingeschaltet ist. Die bei­ den Elektromagnete 16 und 27 können deshalb nicht mehr gemeinsam über eine einzige Leitung angesteuert werden. Allerdings ist nun der Elektromagnet 27 nur während des druckentlasteten Anlaufens der Ölpumpe 11 bestromt, so daß während der Betriebszeit weniger elektrische Energie verbraucht wird.

Gemäß Fig. 3 besitzt die Baueinheit 35 einen Gehäuseblock 45, der ein Teil des Gehäuses der Ölpumpe 10 ist oder mit diesem verbunden ist. An dem Gehäuseblock befinden sich die Außenan­ schlüsse 36, 37, 38 und 39. Die Ventile 14, 17, 26 und 29 sind an ihn angebaut, wobei die Ventile zumindest teilweise in Aus­ sparungen des Gehäuseblocks aufgenommen sind. Die beiden Ventile 14 und 29 sind völlig gleich zueinander und in ihrer gesamten Konstruktion vorbekannt. Es sind Sitzventile, die in einer Aus­ nehmung ihres Magnetankers 46 ein weiches Schließglied 47 ent­ halten, das auf der einen Stirnseite eines hülsenförmigen Ven­ tilsitzes 48, der in das Gehäuse 45 eingeschraubt ist, aufsitzen kann. Auch das Ventil 26 ist ein Sitzventil, dessen Ventilsitz 49 zugleich auch als Polstück dient, auf dessen einen Stirnseite der Magnetanker 50 bei geschlossenem Ventil direkt aufsitzt. Auch das Ventil 26 ist seinem grundsätzlichen Aufbau nach be­ kannt und ist schon bisher dazu verwendet worden, um ein druck­ entlastetes Anlaufen der Ölpumpe zu ermöglichen. Über den be­ kannten Aufbau hinaus ist nun jedoch die Drossel 25 in das Ven­ til 26 integriert. Wie man aus Fig. 3 ersieht, besitzt der Ven­ tilsitz 49 zentral eine axiale Bohrung 54, die eine Gehäuseboh­ rung 51 fortsetzt. Außerdem besitzt der Ventilsitz 49 zwei sich einander diametral gegenüberliegende und sich über die gesamte Axiallänge des Ventilsitzes erstreckende Schlitze 52. Die Dros­ sel 25 wird durch einen radial verlaufenden und zum Magnetanker 50 hin offenen Einschnitt in der dem Magnetanker 50 zugewandten Stirnseite des Ventilsitzes 49 gebildet. Der Einschnitt er­ streckt sich radial zwischen der zentralen Bohrung 54 und einem der Schlitze 52 des Ventilsitzes 49. Bei offenem Ventil ergeben der Querschnitt des Einschnittes und der zusätzliche Querschnitt zwischen dem Ventilsitz 49 und dem Magnetanker 50 einen zusam­ menhängenden Gesamtöffnungsquerschnitt des Ventils, der während des druckentlasteten Anlaufens der Ölpumpe vom Fluid durchströmt wird. Dadurch wird die Drossel 25 jeweils gereinigt, so daß die Ölversorgung eines hohe Funktionssicherheit hat.

Im übrigen erkennt man aus Fig. 3, wie die Schlitze 52 des Ven­ tilsitzes 49 über Gehäusebohrungen 55, 56 und 57 mit dem Außen­ anschluß 37 bzw. mit dem Steuerventil 29 verbunden sind. Letz­ teres ist andererseits über zwei senkrecht zueinander verlau­ fende Sackbohrungen mit dem Rücklaufanschluß 39 verbunden. Die Druckleitung zwischen der Ölpumpe 10 sowie den Ventilen 14, 17 und 26 setzt sich aus mehreren Bohrungen 13 zusammen. Auch die Verbindung vom Ausgang des Druckbegrenzungsventils 17 zum Rück­ laufanschluß 39 wird durch mehrere Bohrungen im Gehäuseblock 45 gebildet, die mit der Bezugszahl 59 versehen und zum Teil nur mit einer gestrichelten Linie angedeutet sind. Die beiden Ven­ tile 14 und 26 sind an derselben Seitenfläche des Gehäuseblocks 45 befestigt. Für ihre Befestigung wird nur eine einzige Befe­ stigungsplatte 60 benutzt, die an den Gehäuseblock 45 ange­ schraubt ist und die beiden Polrohre 61 der beiden Ventile zwi­ schen sich und einer Auflage am Gehäuseblock 45 hält. Die Ma­ gnetwicklungen sind auf das Polrohr 61 aufgeschoben und werden mit einer auf das Polrohr aufgeschraubten Kappe 62 gehalten.

Claims (9)

1. Hydraulische Schaltung für einen Ölbrenner, der eine Brennerdüse und eine von einem Elektromotor (11) angetriebene Ölpumpe (10) aufweist, mit einem fremdbetätigten Absperrventil (14) in der Verbindungsleitung (13) zwischen der Druckseite der Ölpumpe (10) und der Brennerdüse, und mit einem fremd­ betätigten Entlastungsventil (26), welches zwischen der Druckseite der Öl­ pumpe (10) und einer Rücklaufleitung (18) angeordnet ist und zur Druckentla­ stung der Ölpumpe (10) dient, dadurch gekennzeichnet, daß in Flußrichtung des Öls nach dem Entlastungsventil (26) ein Steuerventil (29) und parallel zum Entlastungsventil (26) eine Drossel (25) angeordnet ist, daß an die Verbindungsleitung zwischen Entlastungsventil (26) und Steuerventil (29) ein Hydrozylinder (42) angeschlossen ist, der durch das Steuerventil (29) betätigbar ist und daß der Hydrozylinder (42) als Stellorgan für eine Steuer­ funktion des Ölbrenners ausgebildet ist, beispielsweise zum Betätigen einer Luftklappe.

2. Hydraulische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (25) und das Entlastungsventil (26) ein integriertes Bauteil bilden.

3. Hydraulische Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Entlastungsventil (26) der Drosselquerschnitt und der zusätzliche Öffnungsquerschnitt des Entlastungsventils (26) einen gemeinsamen Öff­ nungsquerschnitt bilden.

4. Hydraulische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (26) zusammenwirkend einen Ventilsitz (49) und ein be­ wegbares Schließglied (50) aufweist und daß die Drossel (25) durch einen im Ventilsitz (49) oder im Schließglied befindlichen, zum jeweils anderen Teil hin offenen Einschnitt gebildet ist.

5. Hydraulische Schaltung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Steuerventil (29) im Normalbetrieb stromlos ge­ schlossen ist.

6. Hydraulische Schaltung nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Entlastungsventil (26) durch einen Elektromagneten (27) und/oder das Absperrventil (14) durch einen Elektromagneten (16) aus einer Sperrstellung in eine Stellung verstellbar ist.

7. Hydraulische Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Entlastungsventil (26) und das Absperrventil (14) gemeinsam ansteuerbar sind.

8. Baueinheit (35) umfassend eine Ölpumpe (10), ein Absperrventil (14), eine Drossel (25), ein Entlastungsventil (26) und ein Steuerventil (29) in einer hy­ draulischen Schaltung mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 7, mit einem ersten Außenanschluß (38), der mit dem Ausgang des Absperrventils (14) verbunden ist, mit einem zweiten Außenanschluß (37), an den ein Hydro­ zylinder (42) angeschlossen ist und von dem Verbindungen zur Drossel (25), zum Entlastungsventil (26) und zum Steuerventil (29) bestehen, mit einem dritten Außenanschluß (38), über den von der Ölpumpe (10) Öl ansaugbar ist.

9. Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Rück­ laufanschluß (39) und verschiedene Verbohrungen (13, 51, 55, 56, 57, 59) zwischen den einzelnen Komponenten (10, 14, 25, 26, 29) und den Außenan­ schlüssen (36, 37, 38, 39) aufweist.