Ölofen mit Schalenbrenner Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölofen mit Schalenbrenner, bei welchem das zu verbrennende Öl auf Siedetemperatur gebracht, die sich bildenden Dämpfe mit Luft vermischt und das Gemisch ent zündet wird und verbrennt.
Dieses Verfahren wird heute im wesentlichen nur bei Heizöfen kleiner Leistungen angewandt; seine Vorteile bestehen in seiner grossen Einfachheit sowie in der Geräuschlosigkeit der Flamme. Die nach die sem Verfahren gebauten Aggregate sind deshalb äusserst billi(Y. Diesen Vorteilen stehen als Nachteile gegenüber: a) Geringe Leistung, da mit annehmbarem Wir kungsgrad nur relativ kleine Ölmengen in der Grössen ordnung von 2 Litern pro Stunde verbrannt werden können.
b) Die Regulierung der Brennstoffmenge mit guter Verbrennung ist in engen Grenzen zwar sehr einfach, in weiten Grenzen aber nahezu unmöglich.
Die sich auf dem Markt befindenden Verdamp- fungsölbrenner mit einer Reguliermöglichkeit in den Grenzen 1 : 5 genügen den heutigen Anforderungen nicht.
Um diesen Nachteil zu umgehen, wurde versucht, neben einer Mengenregulierung 1 : 5 noch eine zusätz liche Verbrennungsstufe beizubehalten, bei welcher nur noch eine sehr kleine Zündflamme aufrecht er halten wird. Diese Vorrichtung mit grossem Regulier bereich gestattet zwar, den Ofen ohne neuerliches Anzünden wieder auf grosse Leistung zu bringen; der Vorteil ist aber mit starkem Russen der kleinen Flamme und mit der zusätzlichen Kamingefährdung wegen zu geringer Abgastemperatur verbunden. Da zudem die Zufuhrregulierung des Öls für diese kleine Flamme sehr schwierig ist, hat auch dieses Verfahren in der Praxis keinen nennenswerten Eingang gefunden.
c) Der Ofen muss von Hand, beispielsweise mittels Streichhölzern und festem Spiritus, angezündet wer den, was im heutigen Zeitalter der Automatisierung als unangenehm empfunden wird.
d) Wird ein solcher Verdampfungsölbrenner mit einem, schlechte Zugverhältnisse aufweisenden Kamin verbunden oder schwanken die Zugverhältnisse in diesem, so besteht die Gefahr, dass dieser Brenner nicht gezündet werden kann, die Flamme ausgelöscht wird oder, dass der Ofen mit schlechtem Wirkungs grad brennt und dieser sowie das Kamin verrussen.
e) Die heute meist verwendeten ölmengenregler mit Schwimmer und Ausflussregulierung sind eben falls unbefriedigend, da die Konstanz der der Bren- nerschale zufliessenden Ölmenge wegen der stark variierenden Nebenbedingungen, wie Ölqualität, Öl- temperatur, Montage des Reglers, Fabrikationstole ranzen u. a. m. nicht gewährleistet ist.
Es wurde deshalb auch versucht, das Öl mit Hilfe von Dochten dem Brenner zuzuführen. Diese Art der Zufuhr setzte sich jedoch ebenfalls nicht durch, da die Dochte häufig verschmutzten und aus gewechselt werden mussten.
f) Für eine optimale Brennstoffausnützung und für eine über den ganzen Regulierbereich einwandfreie Verbrennung ist eine parallel mit der Brennstoff- mengenregulierun@ gesteuerte Luftmengenregulierung nötig. Eine derartige Regeleinrichtung ist jedoch für diese Brennerart viel zu teuer. Zudem kann bei klei ner Belastung des Ofens die Temperatur der Rauch gase unter deren Taupunkt sinken, was eine Gefähr dung des Kamins zur Folge hat und auch den Be triebsvorschriften der Brandversicherungsanstalten nicht mehr entsprechen würde.
Es sind bereits Zimmerbrennöfen bekannt gewor den, bei welchen der Kaminzug mittels eines elek- trisch angetriebenen Ventilators verstärkt wird. Das Ein- und Ausschalten des Ventilators erfolgt dabei von Hand. Wird jedoch der Ventilator bei schlech tem Zug nicht eingeschaltet, so bildet sich eine russende Flamme.
Die Zugregulierung mittels Kaminklappen wurde ebenfalls versucht, führte jedoch zu keiner befriedi genden Lösung dieses Problems.
g) Weiterhin zeigte sich bei den meisten im Handel befindenden Öfen der grosse Nachteil, dass die Öltanks hochgelagert werden mussten, also z. B. in halber Ofenhöhe, um das Öl in die Brennerschale abfliessen zu lassen. Dadurch ergab sich ein hochgele gener Schwerpunkt des Ofens und entsprechend ge ringe Standfestigkeit. Zudem musste infolge Brand gefahr der Öltank gut isoliert werden. Bei dieser Anordnung des Öltanks musste nach Vorschrift am Fusse des Ofens auch eine Ölauffangwanne mit min destens dem Volumen des Öltanks vorgesehen wer den.
Wird bei einem Ölofen bisher bekannter Kon struktion die Ölzufuhr abgestellt, so löscht die Flamme nicht sofort aus. Das in der Schale befindliche Öl verbrennt, worauf die Flamme sehr rasch zusammen sinkt, jedoch nicht auslöscht; denn die heisse Brenner schale führt dem ölzufuhrrohr Wärme zu. Dieses wird, da es nicht mehr durch zufliessendes Kaltöl gekühlt wird, so heiss, dass das sich im Rohr befin dende Öl zu sieden beginnt und während längerer Zeit Öldämpfe ausströmen, welche eine kleine, stark russende Flamme unterhalten. Dieses Nachbrennen kann je nach Konstruktion bis zu einer halben Stunde dauern.
Damit besteht die Gefahr, dass nicht nur der Brennraum des Ofens verrusst, sondern auch das öleintrittsrohr durch Russ verstopft wird.
Alle diese Nachteile haben dazu geführt, dass sich Ölöfen bis heute nicht richtig durchsetzen konn ten.
Der Ölofen gemäss vorliegender Erfindung, der diese vorerwähnten Nachteile umgeht, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zündmittel als Kerze ausge bildet sind, welche zugleich zum Vorheizen und Ver gasen des Brennstoffes dient, und ferner dadurch, dass ein Stromkreis derart geschaltet ist, dass bei Erreichen einer vorbestimmten Raumtemperatur der Raumthermostat den Stromkreis öffnet und damit sowohl die Brennstoffördervorrichtung abstellt als auch Mittel zum Ansprechen bringt, welche ein Zurückfliessen des Brennstoffes aus der heissen Zone ermöglichen, und dass ein temperaturempfindliches Regelorgan vorgesehen ist,
welches erst bei Absinken eines vorbestimmten Ofenpunktes auf eine vorbe stimmte Temperatur das Wiedereinschalten der Brennstoffördervorrichtung und der Zündkerze er möglicht.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand der nach folgenden Zeichnungen in Form eines Ausführungs beispiels erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipskizze der bisher üblichen Öl ofenbauart, Fig. 2 eine Prinzipskizze der erfindungsgemässen Bauart, Fig. 3 einen Ausschnitt des Ölofens gemäss Fig. 2, mit Brennerschale, Mischkammer und Zündkerze,
Fig. 4 eine Prinzipskizze der Ölstandregulierung in der Brennerschale und der Fördereinrichtung des Ölofens gemäss Fig. 2, Fig. 5 das elektrische Steuerschema des Ölofens gemäss Fig. 2.
Der in Fig. 1 dargestellte Ofen bekannter Art weist einen Öltank 1, einen niveauregulierten Zwi- schenölbehälter 4, sowie eine Zufuhrleitung 6 auf, durch welche das Öl in eine Brennerschale 7 aus fliesst. Eine Mischkammer 10 ist mit Luftzufuhr schlitzen 11 versehen, durch welche die Primärluft einströmt. Ein Brennraum 14 ist mit der Mischkam mer 10 über eine Öffnung 13 verbunden. Dieser Brennraum 14 weist ebenfalls Luftzufuhröffnungen 15 auf.
Der Brennraum 14 ist mittels eines Guss- ringes 17 von einem Flammenraum 16 getrennt, wel cher Gussring 17 eine entsprechende Öffnung auf weist. Der Flammenraum 16 ist in seinem obern Teil an einen Kamin 18 angeschlossen. Der ganze Ölofen steht auf einem Sockel l a.
Aus dem Zwischenbehälter 4 fliesst das Öl unter Gefälle in die Brennerschale 7, wo es infolge der dort herrschenden Temperatur verdampft und mit der durch die Schlitze 11 eintretenden Primärluft ge mischt wird. Bei der Inbetriebsetzung, wo die ver dampfte Ölmenge vorerst gering ist, genügt die in die Mischkammer eintretende Luft zur Unterhaltung der Flamme. Je grösser dann die Flamme wird, um so mehr verschiebt sie sich in den Brennraum 14, in welchem durch weitere Schlitze 15 die noch fehlende Luftmenge beigemischt wird. Die Rauch gase steigen durch den Flammenraum 16 empor, geben ihre Wärme an die Wände ab und strömen durch den Kamin 18 ab.
In Fig. 2 ist schematisch ein Ölofen der neuen Bauart dargestellt. Er weist einen als Sockel ausge bildeten Öltank auf mit einem Ölmangelschalter 2, einer Brennstoffzufuhreinrichtung 3 und einem Öl standsrohr 4a mit einem bimetallbetätigten Entlee rungsventil 5, das nur im Betriebszustand des Ofens geschlossen ist. Eine Brennerschale 7 ist über eine Leitung 6 kommunizierend mit dem ölstandsrohr 4a verbunden.
In einer Vertiefung 8 der Brennerschale 7 befindet sich eine elektrische Zündkerze 9. Über dem Boden der Schale 7 erstreckt sich eine Mischkammer 10, welche an der Peripherie angeordnete Luftzufuhr schlitze 11 aufweist. Den obern Abschluss der Misch kammer 10 bildet ein Blech 12, welches in seiner Mitte eine Öffnung 13 besitzt. Der Mischkammer schliesst sich ein Brennraum 14 an, welcher ebenfalls mit Luftzufuhröffnungen 15 versehen ist. über dem Brennraum 14 ist ein Flammenraum 16 angeordnet, welcher vom Brennraum 14 durch einen Gussring 17 getrennt ist. Am obern Teil des Flammenraumes 16 schliesst sich ein Kamin 18 an.
Der Ölofen besitzt ferner einen Hauptschalter 90 (Fig. 5), einen Venti lator 19 sowie einen Raumthermostaten 20, eine Schaltuhr 21, einen Kaminthermostaten 22, einen Ölmangelschalter 23, einen Ventilatorschalter 24 sowie einen Kontaktschalter 25 zur Verhütung des Wiedereinschaltens in heissem Zustande des Ofens. Ein Ölfilter 26 ist im Öltank 1 angeordnet.
Das Öl wird aus dem Tank 1 mit Hilfe der mechanischen Brennstoffzufuhreinrichtung 3, welche als Becherwerk ausgebildet ist, gehoben und in das Ölstandsrohr 4a gegossen. Dieses ölstandsrohr 4a weist an seinem untern Ende das Entleerungsventil 5 auf, welches beim Inbetriebsetzen des Ofens in später erläuterter Weise mittels eines thermischen Regel organs in Form eines Bimetallstreifens 42 ange hoben und dadurch das ölstandsrohr 4a geschlossen wird, und das Ölniveau steigt.
Vom Rohr 4a fliesst das Öl durch das Rohr 6 in die Vertiefung 8 der Schale 7, wo es die Zündkerze 9 in ihrem untern Teil umgibt.
Die Zündkerze 9 besteht aus einer Anschluss klemme 30 (Fig. 3), einer Verschraubung 31, einem Ölwärmeteil 32 und einer Glühspirale 33. Die Draht spirale kann zweiteilig hergestellt sein, wobei der Glühteil aus feinerem Draht als der Vorheizteil be steht. Wenn sich die Zündkerze 9 unter Strom be findet, so wird der Teil 32 derart erwärmt, dass er das ihn umschliessende Öl zum Verdampfen bringt. Die entstehenden Öldämpfe mischen sich im Misch raum 10 mit der vorhandenen Luft zu einem zünd- fähigen Gemisch. Dieses Gemisch streicht unter dem Einfluss einer Verteilerhaube 34 um die Zündspirale 33 und wird dort entzündet.
Die entstehende Hitze fördert die Ölverdampfung, die Flamme wird grösser, durch die Schlitze 11 und 15 tritt, begünstigt durch den Ventilator 19, Luft ein und die Flamme verlagert sich in den Brennraum 14, wobei sie teilweise in den Feuerraum 16 vorstösst. Die Rauchgase bestreichen die Wände des Flammenraumes 16. Ein Teil der vom Ventilator 19 geförderten Luft streicht aussen um den Flammenraummantel und erhöht den luft- seitigen Wärmeübergang. Dies führt zu bessern Wärmedurchgangsverhältnissen bzw. kleinern Öfen bei gleichen Leistungen. Die Rauchgase strömen an schliessend durch den Kamin 18, wobei sie den Kaminthermostaten 22 umspülen.
Die in Form eines Becherwerkes ausgebildete Zufuhreinrichtung 3 besitzt den Vorteil, dass sie gegen Unreinigkeiten unempfindlich ist und ein konstantes Ölvolumen fördert, welches von Viskosität, Tempe ratur und spez. Gewicht des Öls unabhängig ist. Zu dem ist es möglich, durch Vermehrung oder Vermin derung der Zahl der Förderbecher ein und dieselbe Type eines Becherwerkes für kleine und grosse Öfen zu verwenden.
Die Funktionsweise der Brennstoffzufuhreinrich- tung ist aus Fig. 4 ersichtlich. Der Ölstand 41 wird durch einen in den Öltank 1 mündenden Überlauf 40 derart geregelt, dass das Öl sich nicht in der Brenner schale unerwünscht anreichern und schlussendlich durch die Luftschlitze 11 der Mischkammer 10 in den Aufstellungsraum ausfliessen kann. Auch soll die Zündspirale 33 der Kerze 9 nicht von Öl umflossen werden, da dies beim Zündvorgang zu Rückständen an der Zündspirale 31 führen würde und mit der Zeit ihren Ausfall zur Folge hätte.
Der Betrieb des Ofens sowie dessen Steuerung wird nachfolgend auf Grund der Fig. 5 erläutert. Im Primärnetz befindet sich der Hauptschalter 90, dem der Raumthermostat 20 sowie die Schaltuhr 21 nachgeschaltet sind. Diese Instrumente sind mit der Primärwicklung eines Transformators in Serie geschaltet und stehen somit unter der normalen Netz spannung.
Die übrigen-elektrischen Teile des Ofens sind in einem Stromkreis, der an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist, hintereinander geschaltet und stehen unter Niederspannung, welche zwischen 1 und 9 Volt variieren kann. Es müssen somit keine besondern Stromschutzmassnahmen ge troffen werden.
In diesem Stromkreis ist der Kaminthermostat 22 bzw. dessen Schalter und mit diesem in Serie die Zündkerze 9, der Bimetallstreifen 42, der Antrieb der Brennstoffzufuhreinrichtung 3 sowie der Öl- mangelschalter 23 geschaltet. In einem Parallelkreis ist zwischen der einen Klemme 51 der Sekundär wicklung des Transformators und dem Ölmangel- schalter 23 der Schalter 24 für den Ventilator 19 sowie der Ventilator 19 angeschlossen.
Der erstge nannte Sekundärkreis ist zudem an einem Punkt 61 angezapft und über den Kontaktschalter 25 an eine Windung der Sekundärseite des Transformators im Punkt 52 derart angeschlossen, dass er die Spannung dieser Sekundärspule im Verhältnis 1 : 8 teilt.
Der Stromkreisteil 54-55-59-60-61-65-66-69 70-53 wird als Anfahrteil bezeichnet, da er nach der Inbetriebsetzung des Ofens teilweise stromlos wird, während im selben Augenblick der über den Kontakt schalter 25 geschlossene Betriebsstromkreisteil 52-62 61-65-66-69-70-53 die Stromführung übernimmt. Diese beiden Stromkreisteile besitzen den gemeinsa men Teil 61-65-66-69-70-53.
Wenn der Ofen in Betrieb genommen wird, so sind der Raumthermostat 20, die Schaltuhr 21 und der Kaminthermostat 22 bzw. dessen Schalter sowie bei genügend gefülltem Öltank der Ölmangelschalter 23 geschlossen. Der Ventilatorschalter 24 ist über 56, 57 oder 58, 57 ebenfalls geschlossen. Nun wird der Hauptschalter 90 eingeschaltet. Der Primärstrom kreis ist geschlossen und im Sekundärstromkreis fliesst der Strom über den Schalter des Kaminthermo staten 22 zur Glühkerze 9, wobei er die Glühspirale 33 und den Körper 32 erwärmt, durch den Bimetall streifen 42 und den Antrieb der Brennstoffzufuhr einrichtung 3, welche beginnt, das Öl in das Ölstands rohr 4a zu heben.
Unter dem Einfluss des durch gehenden Stromes erwärmt sich der Bimetallstreifen 42, krümmt sich und hebt das Entleerungsventil 5, wodurch das Ölstandsrohr 4a geschlossen wird und das Ölniveau steigt. Sobald das Öl durch das Rohr 6 in die Brennerschalenvertiefung 8 gelangt, wird es dort vom heissen Kerzenteil 32 derart erhitzt, dass es verdampft, sich mit der in der Mischkammer 10 befindlichen Luft vermischt und das zündfähige Ge misch an der Glühspirale 33 entzündet wird.
Der Bimetallstreifen 42 hat beim Anheben des Entleerungsventils 5 auch den Kontaktschalter 25 geschlossen, wodurch der Betriebsstromkreisteil 61, 52 ebenfalls geschlossen wird. Dieser Stromkreisteil ist im Normalbetrieb geschlossen und während der Inbetriebsetzungsperiode offen. An Stelle eines Ent leerungsventils kann ein magnetbetätigter Verdränger- körper als Steuerkörper angeordnet sein, welcher einen Zusatzraum für das abfliessende Öl freigibt.
Der Ventilatorstromkreis kann je nach Stellung des Schalters 24 vor oder nach dem Kaminthermo stat 22 geschaltet werden und somit entweder durch den Thermostaten 22 gesteuert werden oder stets eingeschaltet bleiben, unabhängig von der Tempe ratur der Rauchgase im Kamin 18. Die Verwendung eines Ventilators 19 ist unerlässlich, da sich die nor malen Zugverhältnisse im Kamin 18 erst nach einiger Betriebszeit, das heisst nach dessen Erwärmung, ein stellen. Bis zum Eintreten normaler Zugverhältnisse würde die Flamme des Ofens ohne Ventilator mit zu kleiner Luftmenge brennen und deshalb russen.
Nach einer gewissen Betriebszeit, wenn die heissen Rauchgase den Kaminthermostaten 22 betätigen, öffnet dessen Schalter. Die Glühkerze 9 wird strom los. Der Anfahrteil des Stromkreises ist jetzt ausser Betrieb. Nun fliesst der Strom aber in derselben Stärke durch den Betriebsstromkreisteil 52, 61, so dass die übrigen Organe im Kreis unter Strom blei ben und die Steueranlage normal weiterläuft.
Unterschreitet der Ölstand im Öltank 1 einen Minimalwert, so öffnet der ölmangelschalter 23. Der Stromkreis bleibt zwar über ein Warnsignal 71/72 optischer oder akustischer Art geschlossen; dessen Widerstand ist indessen so gross bemessen, dass die Stromstärke nicht mehr genügt, um die Brennstoff zufuhreinrichtung 3 zu betreiben, so dass diese ab stellt und der Ofen nach einer gewissen Zeit aus löscht.
Wird kein Öl nachgefüllt, so gelangt der Bimetall streifen 42 schlussendlich in seine Kaltlage zurück, das Entleerungsventil 5 des ölstandsrohres 4a wird geöffnet, das Öl fliesst augenblicklich in den Öltank 1 zurück und die Ofenflamme erlöscht. Aber auch der Kontaktschalter 25 wird dabei geöffnet.
Der Raumthermostat 20 unterbricht bei Errei chen der Solltemperatur den Primärkreis des Trans formators und setzt damit den Ofen ausser Betrieb, da auch der Sekundärteil stromlos wird. Hierbei wird das Ventil 5 geöffnet, so dass das Öl aus der heissen Zone (Schale 7) über die Leitung 6 in den Tank 1 abfliessen kann. Sinkt die Raumtemperatur auf einen gewissen einstellbaren Wert unter den Sollwert, so schliesst der Thermostat 20 den Primärstromkreis wieder und der Ofen wird automatisch wie vorgehend beschrie ben, wieder angezündet. Die vorstehende beschrie bene Regelung ist eine sog. Ein-Aus-Regulierung.
Die Solltemperatur des Raumthermostaten 20 kann von Hand oder mittels der Schaltuhr 21 ver stellt werden, um z. B. der Aussentemperatur oder der Tages- und Nachtzeit Rechnung zu tragen.
Bei einem heissen Ölofen ist nach dem Erlöschen der Flamme unter allen Umständen das Nachführen von Öl in den Ofen wegen Explosionsgefahr zu ver hüten. Zur Vermeidung eines solchen Nachführens dient der Kaminthermostat 22 sowie der Bimetall-' streifen 42, welcher, wie vorstehend beschrieben, den Kontaktschalter 25 des Betriebsstromkreisteils öffnet.
Der Anfahrstromkreisteil und damit die Ölförder- vorrichtung können erst wieder eingeschaltet werden, wenn der Ofen abgekühlt ist (Kaminthermostat), wobei beim Schliessen des Anfahrstromkreisteils auto matisch auch die Glühkerze 9 wieder unter Strom steht.
Der Transformator kann thermisch z. B. mittels eines Wärmepaketes 91 so abgesichert werden, dass die Stromzufuhr primärseitig nach Erreichung einer bestimmten Temperatur des Transformators unter brochen wird. Durch richtige Dosierung der ther mischen Masse des Transformators kann damit erreicht werden, dass der Ofen automatisch im Falle des Nichtzündens wieder entleert wird und so, nach Abkühlung des Transformators, der Ofen selbsttätig einen neuen Zündversuch unternimmt.
Durch Hintereinanderschaltung von Glühkerze 9, Bimetallstreifen 42 und Antrieb der Brennstoff zufuhreinrichtung 3 wird erreicht, dass letztere bei defekter Zündkerze 9 nicht mehr in Betrieb gesetzt werden kann. Dadurch wird ein Überfüllen des Ofens mit Brennstoff auf weitere Weise verhindert.
Ein Ölofen vorbeschriebener Bauart ist rationell im Betrieb, vollautomatisch, explosions- und sehr betriebssicher sowie praktisch geräuschlos. Er erfüllt alle Anforderungen, welche der heutige Verbraucher an eine moderne Heizanlage stellt.