Ölbrenner Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ölbrenner mit Einrichtung zur Regulierung der dem Brennerkopf zugehenden Luftmenge in Abhängigkeit von der dem Brennerkopf pro Zeiteinheit zugeführten Ölmenge mittels einer in der Zufuhrleitung der Luft angeordneten Drosselklappe, die von einem Stellmotor betätigt wird. Bei derartigen Ölbrennern ist es üblich, die Heizleistung durch Regulierung der zugeführten Ölmenge pro Zeiteinheit einzustellen.
Dabei ist es von grosser Bedeutung, die dem Brennerkopf zugeführte Menge der Verbrennungsluft auf die jeweilige Öl menge einzuregulieren, da sowohl bei Luftmangel als auch bei Luftüberschuss Verbrennungs- bzw. Wärme verluste entstehen, die sich auf den Wirkungsgrad der Anlage schädlich auswirken. Die Verbrennungsver luste bei Luftmangel sind auf unvollständige Verbren nung des zugeführten Öles zurückzuführen, während dem bei Luftüberschuss die an der Verbrennung nicht teilnehmende Luftmenge unnötigerweise mit auf die Verbrennungstemperatur erhitzt wird.
Die zu einer bestimmten Ölmenge gehörige opti male Menge der Verbrennungsluft ist von verschie denen Faktoren abhängig, so insbesondere von der Ölqualität. Es ist deshalb wichtig, dass das durch die Reguliervorrichtung bestimmte Verhältnis Luftmenge/ Ölmenge von Fall zu Fall verändert werden kann.
Der erfindungsgemässe Ölbrenner ist gekennzeich net durch eine Brückenschaltung, deren einer Seiten pfad ein Potentiometer aufweist, dessen Schleifer vom Stellmotor der Luft-Drosselklappe angetrieben wird. Der andere Seitenpfad enthält Widerstandsmittel, denen Mittel zum mindestens stufenweisen Vorein stellen verschiedener Widerstandsverhältnisse zuge ordnet sind, vom Nullpfad der Brücke aus wird der Eingangskreis eines Verstärkers gespeist, dessen Aus gangskreis mindestens mittelbar auf den Stellmotor wirkt.
Ferner ist der Ölbrenner gekennzeichnet durch Mittel zur Bestimmung der Ölmenge, einen Wahl schalter mit betriebsmässig vom jeweiligen Mengen wert abhängigen Schaltzustand und durch voreinstell- bare Mittel zum Zuordnen je eines der genannten Widerstandsverhältnisse zu einem zugehörigen Men genwert.
Anhand von Ausführungsbeispielen und der bei gefügten Figuren soll nun die Erfindung näher er läutert werden. Es zeigen: Fig. 1 das Prinzipschema eines erfindungsgemässen Ölbrenners, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Brennerkopf mit der schematischen Darstellung des Ölkreislaufes, Fig. 3 das Schaltschema einer besonders ausge führten Brückenschaltung, Fig. 4a, b den Zusammenhang zwischen der Luft menge und dem Drehwinkel der Luft-Drosselklappe,
Fig. 5 ein konstruktives Detail eines Teils eines erfindungsgemässen Ölbrenners, Fig. 6 ein Schaltschema einer weiteren Ausführung der Brückenschaltung und Fig. 7 ein Schaltschema der Steuerung der Dreh richtung des Stellmotors.
In Fig. 1 ist mit 1 der Brennerkopf eines erfin dungsgemässen Ölbrenners bezeichnet. Die Ölzufuhr erfolgt aus dem Reservoir 2 mittels Pumpe 3 über die Zuleitung 4. Die Verbrennungsluft wird vom Venti lator 5 gefördert und durch die vom Stellmotor 6 angetriebene Drosselklappe 7 reguliert. Eine mit der Spannung U gespeiste Brückenschaltung enthält im einen Seitenpfad ein Potentiometer 8, dessen Schleifer 9 vom Stellmotor angetrieben wird.
Der andere Seiten pfad enthält serie.geschaltete Widerstände 10, denen Mittel (Abgriffe) zum mindestens stufenweisen Vor einstellen verschiedener Widerstandsverhältnisse zu geordnet sind. Im Ölkreislauf ist ein Mittel 11 zur Bestimmung der jeweiligen Ölmenge angeordnet. 12 ist ein Wahl schalter mit von der jeweiligen Ölmenge abhängigem Schaltzustand. Die von seinen Kontakten 13 aus gehenden Leitungen dienen zum Zuordnen je eines der genannten Widerstandsverhältnisse zu einem zu gehörigen Mengenwert vor der Inbetriebnahme. Der Schaltarm des Wahlschalters hat sich in der Dar stellung entsprechend der momentanen Ölmenge be triebsmässig z.
B. auf den Kontakt 13' eingestellt, und das dieser Ölmenge zugeordnete, voreingestellte Widerstandsverhältnis beträgt R,/Rb.
Der Nullpfad der Brückenschaltung verläuft über den Schaltarm des Wahlschalters 12 und den Wider stand 14 zum Potentiometerschleifer 9. Der Strom im Nullpfad erzeugt am Widerstand 14 eine Spannung, die den Eingang des Verstärkers 15 speist. Der Aus gangskreis dieses Verstärkers wirkt auf den Stell motor 6.
Die beschriebene Anordnung arbeitet in folgender Weise: Hat sich der Wahlschalter 12 verstellt und ist das Widerstandsverhältnis R,/R,1 am Potentiometer 8 nicht gleich dem nun wirksamen, voreingestellten Verhältnis R"/Rb, so fliesst im Null-Zweig der Brücke ein Strom, der über den Verstärker 15 den Lauf des Stellmotors 6 bewirkt. Dabei wird der Schleifer 9 so lange verstellt, bis das Brückengleichgewicht her gestellt ist und sich der Stellmotor 6 stillsetzt. Die Drosselklappe 7 reguliert dann einen Luftstrom ein, der vom voreingestellten Widerstandsverhältnis Ra/Rb abhängt.
In der Darstellung ist angedeutet, dass für jeden Kontakt 13 verschiedene Widerstandsverhältnisse Ra/Rb voreingestellt werden können. Dies erlaubt, je nach den von Anlage zu Anlage verschiedenen Verhältnissen die Zuordnung der Luftmengen zur jeweiligen Ölmenge zu variieren.
Bei gegebenem konstantem Strömungswiderstand der Brennerdüse kann auch vom Öldruck auf die Ölmenge pro Zeiteinheit geschlossen werden. Die Mittel zur Feststellung der Ölmenge und der Wahl schalter lassen sich deshalb in einem mehrstufigen Kontaktmanometer vereinigen, das den Druck im Ölkreislauf misst. Die Fig.2 ist eine Schnittdar stellung eines Brennerkopfes mit Rücklaufregelung der Ölmenge, wobei der vollständige Ölkreislauf schematisch dargestellt ist. Die Ölpumpe 3 fördert wiederum das Öl aus dem Reservoir 2 in die Kammer 20.
Von hier wird das Öl durch Drall schlitze 21 gepresst, welche eine Rotation des Öles in der Kammer 22 bewirken, was ihm eine gute Zer- stäubung an der Düse 23 sichert. Aus der Kammer 22 führt eine Rücklaufleitung 24 nach dem Reservoir 2 zurück. In der Rücklaufleitung sitzt ein Regulier organ 25, beispielsweise ein Druckregulierventil oder ein Mengenregulierventil. Je nach der Stellung des Regulierorgans 25 wählt ein grösserer oder kleinerer Teil des von der Pumpe 3 geförderten Öles den Weg durch den Rücklauf, und der Rest strömt durch die Düse 23, ausserhalb welcher die durch den Kanal 26 zuströmende Verbrennungsluft beigemischt wird.
Der Öldruck vor dem Regulier organ 25 steht somit in direktem Zusammenhang mit der zur Verbrennung gelangenden Ölmenge. Er wird durch das Kontaktmanometer 27 gemessen. Die von den Kontakten des Manometers 27 nach der Brückenschaltung führenden Leitungen sind mit 28 bezeichnet. Die Fig. 3 ist das Schaltschema einer besonderen Ausführungsart der Brückenschaltung. Der eine Seitenpfad besteht aus einer Kette von serie- geschalteten Widerständen 10. Die Wirkungsweise der Schaltung ist mit derjenigen gemäss Fig.l identisch; für die einzelnen Bauelemente wurden die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1.
Bei der Zuordnung der Widerstandsverhältnisse zu den jeweiligen Ölmengen ist zu beachten, dass der Zusammenhang optimale Luftmenge/Ölmenge durch Überlagerung der weiter oben angeführten, von Anlage zu Anlage verschiedenen Einflüsse mit der Abhängigkeit der geförderten Luftmenge von der Drosselklappenstellung zustande kommt. Die Fig. 4n und 46 erläutern diese letztere Abhängigkeit. Es handelt sich annähernd um eine Sinusfunktion, doch tritt bei geschlossener Drosselklappe (Winkel = 0) bereits eine gewisse Leckmenge Q1, auf.
Diese Funk tion ist nun bei allen Ölbrennern einer Fabrikations serie dieselbe, und es besteht die Möglichkeit und ist von Vorteil, sie durch geeignete Dimensionierung der Widerstände 10 zu kompensieren. Die einzelnen Widerstände müssen also derart bemessen werden, dass beim Abgreifen beliebiger, aufeinanderfolgender End- und Verbindungspunkte und jeweiligem Ab gleich der Brücke eine Änderung des Luftstromes durch die Drosselklappe um einen jeweils gleichen Betrag erfolgt.
Ein weiteres Merkmal der Brückenschaltung nach Fig. 3 sind zwei Bündel von parallelen Leitern, von denen das eine (31) von den Kontakten 13 des Kontaktmanometers und das andere (32) von den End- und Verbindungspunkten der Widerstände 10 ausgeht. Die Leiter der beiden Bündel kreuzen sich in zwei zueinander parallelen Ebenen und bilden eine Art rechtwinkliges Koordinatensystem. Das Zuordnen eines bestimmten, an sich aber stufenweise veränder lichen Widerstandsverhältnisses zu einem bestimmten Mengenwert erfolgt hier durch Herstellen einer leitenden Verbindung der entsprechenden Leiter an ihrem Kreuzungspunkt.
Die Gesamtheit dieser leiten den Verbindungen 33 und 34 ergibt dann ein Abbild des funktionellen Zusammenhanges zwischen opti maler Luftmenge und Ölmenge. Ist die Funktion <I>Q =</I> f (Q,) <I>(Q</I> = Luftmenge und Q, = Ölmenge) bereits in der Bemessung der Widerstände 10 berück sichtigt, so gibt die Lage der Verbindungen 33 und 34 nur noch die spezifischen Einflüsse der betreffenden Anlage und der verwendeten Ölsorte auf den ge nannten Zusammenhang wieder.
Bei der Inbetriebsetzung eines erfindungsge mässen Ölbrenners sind vorerst die den einzelnen Werten der Ölmenge zuzuordnenden Luftmengen durch Bestimmung der betreffenden Widerstandsver hältnisse festzulegen. Die Anordnung nach Fig.3 bietet hierfür, dank dem von den beiden Leiter bündeln gebildeten Koordinatennetz, eine besonders günstige Möglichkeit. Danach wird von den Kreu zungspunkten, an denen leitende Verbindungen her zustellen sind, vorerst nur ein Teil (34) durch Aus messen bestimmt. Hierauf können die restlichen Punkte 33 durch Interpolieren anhand der Aus gemessenen gefunden werden.
In der Praxis werden natürlich feinere Mengenstufen bzw. mehr Kontakte 13 und auch mehr Widerstände 10 erforderlich sein, als hier der Einfachheit halber dargestellt sind.
Die leitenden Verbindungen können beispielsweise nach Fig.5 durch steckbare Reiter 35 hergestellt werden, welche auf einen beliebigen Kreuzungspunkt zwischen den Leitern 31 und 32 aufgesetzt werden können.
Eine weitere Möglichkeit zum Voreinstellen ver schiedener Widerstandsverhältnisse im einen Seiten pfad der Brückenschaltung zeigt das Schaltschema Fig. 6. Der betreffende Seitenpfad besteht hier aus einer Mehrzahl parallel geschalteter Potentiometer 40, de ren Schleifer zum Voreinstellen der verschiedenen Widerstandsverhältnisse dienen.
Diese Voreinstellung kann im Gegensatz zur Lö sung nach Fig.3 stufenlos erfolgen, ein Nachteil dieser Schaltung besteht jedoch darin, dass alle Poten- tiometer einen Nebenschluss zum jeweils vom Wahl schalter 12 angeschalteten Potentiometer bilden. Da durch wird die Schleifereinstellung relativ unempfind lich; zur teilweisen Behebung sind natürlich feste Seriewiderstände zu den einzelnen Potentiometern denkbar.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf die Steuerung der Drehrichtung des Stellmotors. Im Falle einer mit Gleichstrom gespeisten Brücke besteht die Möglichkeit, das Vorzeichen der Abweichung des vom Stellmotor angetriebenen Potentiometerschleifers von der jeweiligen Abgleichlage als Kriterium für die Drehrichtung des Stellmotors heranzuziehen.
Die Po larität der Spannung am Widerstand 14 (Fig. 1) und somit am Verstärkerausgang ist nämlich davon ab hängig, ob sich der Schleifer 9 auf der positiven oder negativen Seite der Lage befindet, in welcher der Abgleich Ra/R,, = RJRa hergestellt ist. Es kann dann ohne weiteres der Stellmotor 6 so gesteuert werden, dass er den Schleifer 9 immer nach der Abgleichlage hin bewegt. Anders liegt der Fall bei einer mit Wech selstrom gespeisten Brücke.
Hier wird mit Vorteil so vorgegangen, dass der Vergleich der Phasenlage zwi schen der Speisespannung als Bezugsspannung und der Spannung am Ausgang des Verstärkers das Kri terium für die Drehrichtung des Stellmotors liefert.
Ein Ausführungsbeispiel hierzu zeigt das Schalt schema Fig. 7. In diesem Fall ist die Spannung im Widerstand 14 und somit am Verstärkerausgang das eine Mal in Phase und das andere Mal in Gegenphase mit der Speisespannung, je nachdem, ob die Lage des Schleifers 9 in der einen oder anderen Richtung von der Abgleichlage abweicht. Die Schaltung enthält zwei Wechselstromrelais <I>A</I> und<I>B</I> mit den Kontakten ai, a2 bzw. bi, b2 und je zwei Wicklungen.
Je eine dieser Wicklungen wird von der gleichen Spannungsquelle gespeist wie die Brücke. Die anderen beiden Wick lungen sind so dimensioniert, dass sie den gleichen magnetischen Fluss erzeugen wie die ersteren und in den Ausgangskreis des Verstärkers geschaltet, und zwar beim Relais<I>A</I> gleichphasig und beim Relais<I>B</I> gegenphasig zur Speisespannung.
Je nachdem nun die Spannung im Verstärkerausgang in Phase oder Ge genphase zur Speisespannung ist, wird entweder Re lais<I>A</I> oder Relais<I>B</I> erregt und die entsprechenden Kontakte bewirken den Lauf des Gleichstrom ge speisten Stellmotors 6 im Sinne einer Bewegung des Schleifers 9 nach der Abgleichlage hin.