CH645965A5

CH645965A5 - Zerstaeubungsbrenner fuer oelfeuerungsanlagen.

Info

Publication number: CH645965A5
Application number: CH307480A
Authority: CH
Inventors: Ingvard Mosby Madsen; Niels Lervad Andersen
Original assignee: Danfoss As
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1980-04-22
Publication date: 1984-10-31
Also published as: US4354822A; JPS6288123U; JPS55158404A; CA1139653A; SE444062B; DE2919763A1; IT8067765A0; NL180135C; ATA216180A; AT388222B; SE8003045L; FR2456905B1; DK148909B; DK148909C; DK201780A; NL8002754A; DE2919763C2; IT1128445B; GB2052041A; FR2456905A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zerstäubungsbrenner für Ölfeuerungsanlagen, bei dem die Leitung für die Ölzufuhr zwischen Pumpe und Zerstäuberdüse mit einer elektrischen, mindestens einen Heizwiderstand aufweisenden Heizvorrichtung versehen ist.

Bei einem bekannten Zerstäubungsbrenner dieser Art ist die rohrförmige Ölzufuhrleitung unmittelbar hinter der Zerstäubungsdüse von einer elektrischen Heizvorrichtung ummantelt, welche elektrische Widerstandselemente aufweist. Diese sollen eine Vorwärmung des Öls auf 60°C bis 120°C bewirken. Dies führt zu einer verbesserten Zerstäubung. Die gewünschte Temperatur lässt sich aber nur für eine bestimmte Durchsatzmenge erzielen. Soll die Heizvorrichtung für einen grösseren Durchsatzmengenbereich verwendet werden, beispielsweise durch Wahl verschiedener Zerstäuberdüsen zwischen 0,5 und 2,51/h, dann muss bei grösseren Durchsatzmengen eine erheblich kleinere Ölvorwärmtempe-ratur in Kauf genommen werden (DE-OS 27 17 171).

Es ist ferner eine Heizvorrichtung für ein strömendes Medium bekannt, die einen elektrischen Heizwiderstand in der Form eines zylindrischen PTC-Massekörpers besitzt. Dieser ist aussen von einer Isolierschicht umgeben und weist im Inneren Rohre aus elektrisch isolierendem Material auf. Auf diese Weise soll sich eine Selbstregulierung ergeben, welche in Folge des Anstieges des Widerstandswertes mit steigender Temperatur eine Überhitzung verhindert (US-PS 3501 619).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zerstäubungsbrenner der eingangs beschriebenen Art anzugeben, dessen Heizvorrichtung für einen grösseren Durchflussmen-genbereich, z.B. zwischen 0,5 und 2,51/h, geeignet ist, die Austrittstemperatur des Öls sich aber in kleineren Grenzen als bisher ändert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Heizwiderstand ein sich längs der Leitung erstreckender Positiv-Temperatur-Coeffizient-Mas-sekörper ist, der im Vergleich zu seiner Länge eine geringe Dicke hat und auf mindestens zwei parallel zur Längserstrek-kung verlaufenden Seiten seiner Oberfläche wärmeleitend aussen an Wandabschnitten der Leitung anliegt.

Die Verwendung des PTC-Massekörpers führt dazu, dass sich die Heizleistung der jeweiligen Durchflussmenge anpasst. Unter PTC-Massekörper wird Positiv-Temperatur-Coeffizient-Massekörper verstanden, wobei für PTC auch die Gattungsbezeichnung «Kaltleiter» verwendet wird. Infolgedessen kann die Austrittstemperatur des Öls bei grösseren Durchflussmengen angehoben werden. Der Massekörper kann zumindest nach zwei Seiten Wärme abführen. Dies führt zu vergleichsweise geringen Temperaturunterschieden im Massekörper; er ist daher nicht wie ein einseitig wärmeabgebender Massekörper, bei dem innere Temperaturunterschiede von 50 bis 100°C auftreten können, durch Temperaturrisse gefährdet. Darüberhinaus lcann der gesamte Querschnitt des PTC-Massekörpers auf einer vergleichsweise niedrigen Temperatur gehalten werden; entsprechend gross ist der hindurchfliessende Strom und damit die Leistungsabgabe. Auch dies wirkt sich besonders günstig für grössere Durchflussmengen aus. Da der PTC-Massekörper aussen an der Leitung anliegt, lässt sich durch Verwendung einer isolierenden Leitung oder durch Zwischenlage einer Isolierung zwischen Massekörper und Leitung sicherstellen, dass das Öl keine Spannung führt.

Günstig ist es, wenn der PTC-Massekörper die Form einer rechteckigen Scheibe hat und die Wandabschnitte der Leitung zumindest an den beiden Grösstflächen der Scheibe anliegen. Auf diese Weise ist die Kontaktierung mit den Wandabschnitten der Leitung und die Herstellung des Massekörper selbst sehr viel einfacher als beispielsweise bei Verwendung eines hohlzylindrischen Massekörpers.

Die im Bereich der Heizvorrichtung befindlichen Teile der Leitung sollten zwei zu den Grösstflächen der Scheibe parallele Wandabschnitte aufweisen. Deren Abstand kann so gewählt werden, dass alle Ölteilchen einem ausreichenden Beheizungseinfluss unterliegen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Leitung im Bereich der Heizvorrichtung aus zwei parallelen Zweigen, die je von einer Seite an der Scheibe anliegen. Dies ergibt eine sehr einfache Herstellung.

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Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Leitung im Bereich der Heizvorrichtung einen U-förmigen' Querschnitt hat und die Scheibe zwischen den Schenkeln des U angeordnet ist. Hier kann auch noch eine dritte Oberfläche der Scheibe zur Wärmeübertragung ausgenutzt werden.

Günstig ist auch eine Ausführungsform, bei der die Leitung im Bereich der Heizvorrichtung einen kammartigen Querschnitt mit mindestens drei Zinken hat und bei der mindestens zwei Scheiben zwischen je zwei benachbarten Zinken angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich eine sehr intensive Beheizung erzielen.

Mit besonderem Vorteil ist die Leitung im Bereich der Heizvorrichtung mit einer Packung aus gut wärmeleitenden Körpern gefüllt. Diese verbessern den Wärmeübergang im gesamten Querschnitt der Leitung. Ausserdem sorgen sie für zahlreiche Strömungsumlenkungen, so dass sich eine recht gleichmässige Beheizung des Öls ergibt. Auch dies führt in Verbindung mit der Verwendung des PTC-Massekörpers zu einer noch stärkeren Beheizung im Bereich grösserer Durchflussmenge.

Insbesondere kann die Packung aus Metallkugeln bestehen. Als günstig haben sich hierbei Metallkugeln aus Filterbronze erwiesen. Um einen guten Wärmeübergang von der Leitungswand auf die Kugeln und von einer Kugel auf die andere zu erhalten, können die Kugeln durch Verformen eines die Leitung bildenden Rohres zusammengepresst oder auch im Rohr zusammen gesintert werden.

Eine noch weitere Verbesserung bezüglich der Konstanthaltung der Temperatur kann man dadurch erreichen, dass ein im wesentlichen temperaturunabhängiger Heizwiderstand mit dem PTC-Massekörper elektrisch in Reihe geschaltet wird, stromabwärts vom PTC-Massekörper an der Leitung angeordnet ist und einen Widerstands wert in der Grössenordnung des Kaltwiderstandswertes des PTC-Massekörpers hat. Empfehlenswert sind Widerstandswerte zwischen 50 und 200% des Kaltwiderstandswertes. Die Leistungsabgabe des temperaturunabhängigen Widerstandes wird hierbei durch den PTC-Massekörper derart geregelt,

dass im Bereich grösserer Durchflussmengen eine erheblich steigende Leistungszufuhr eintritt.

Als besonders zweckmässig haben sich PTC-Massekörper erwiesen, die einen Curiepunkt von etwa 100 bis 110°C haben. Diese reichen einerseits aus, um dem Öl die erforderliche Temperatur von etwa 80° ± 10°C mitzuteilen; die bei Stillstand des Öls auftretende Höchsttemperatur reicht aber nicht aus, um dessen Verkokung zu bewirken.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Zerstäubungsbrenner gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 in räumlicher Darstellung den den PTC-Massekörper aufweisenden Teil der Heizvorrichtung, der in der Ebene A-A der Fig. 2 geschnitten ist,

Fig. 4 in ähnlicher Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 5 in ähnlicher Darstellung eine weitere Ausführungsform und

Fig. 6 in einem Diagramm die Ausgangstemperatur t des Öls in Abhängigkeit vom Durchflussvolumen V.

Gemäss Fig. 1 fördert eine Pumpe 1 Öl aus einem Tank 2 über eine Druckregelvorrichtung 3 in eine der Ölzufuhr zu einer Zerstäubungsdüse 4 dienenden Leitung 5. Dieser ist kurz vor der Zerstäubungsdüse eine elektrische Heizvorrichtung 6 zugeordnet. Diese weist in Reihenschaltung einen temperaturabhängigen Heizwiderstand in der Form eines PTC-Massekörpers 7 und einen temperaturunabhängigen Heizwiderstand in der Form einer Heizwicklung 8 auf. Die Heizwicklung 8 ist stromabwärts des PTC-Massekörpers 7 angeordnet. Beide Heizwiderstände werden von einem Steuergerät 9 mit einer konstanten Spannung gespeist. Der PTC-Massekörper 7 befindet sich zwischen zwei Zweigen 10 und 11 der Leitung 5. Die Wicklung 8 umgibt einen Endabschnitt 12 der Leitung 5, der ähnlich wie der Anfangsabschnitt 13 dieser Leitung rohrförmig ausgebildet ist.

Die Figuren 2 und 3 zeigen, dass die beiden Zweige 10 und 11 mit einer Kugelpackung 14 aus Filterbronze-Kugeln gefüllt sind. Es handelt sich um zwei Kupferrohre mit parallelen Seitenwänden 15,16 bzw. 17,18, von denen die Seitenwände 16 und 17 unter Zwischenlage einer dünnen Isolierschicht 19 an den Grösstflächen 20,21 des PTC-Massekörpers 7 anliegen, so dass sich ein guter Wärmekontakt ergibt. Die Leitungsteile 12 und 13 übergreifen unter Zwischenlage von Dichtscheiben 22 und 23 die Zweige 10 und 11. Die Düse 4 ist in den Leitungsteil 12 eingeschraubt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist ein PTC-Massekörper 7 zwischen die beiden Schenkel 24 und 25 eines Leitungsteils 26 mit U-förmigem Querschnitt gelegt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind drei PTC-Massekörper 7,7a und 7b zwischen vier Zinken 27,28,29 und 30 eines Leitungsteils 31 mit kammförmigem Querschnitt gelegt.

In allen Fällen ist dafür gesorgt, dass ein PTC-Massekörper in der Form einer rechteckigen Scheibe mindestens nach zwei Seiten hin Wärme an Teile der Ölzufuhrleitung 5 geben kann. Die Anschlusselektroden können in bekannter Weise angebracht sein, beispielsweise an den Grösstflächen oder an zwei Stirnflächen. Bei einem Ausführungsbeispiel hatte der PTC-Massekörper eine Länge von 50 mm, eine Dicke von 2 mm und eine Höhe von 8 bis 9 mm. Die Isolierung aus einem isolierenden Kunststoff hatte eine Dicke von 60 Jim Die Curietemperatur betrug 100°C.

Gemäss Fig. 6 ergab sich bei der Reihenschaltung des PTC-Massekörpers 7 mit einer Heizwicklung 8 die Temperaturkurve I, bei der die Austrittstemperatur t des Öls zwischen 90°C und 75°C liegt, wenn das Durchflussvolumen V zwischen 0,5 und 2,51/h geändert wird. Der leichte Anstieg der Kurve im Bereich grösserer Durchflussmengen beruht darauf, dass der Curiepunkt erreicht und unterschritten wird. Die gestrichelte Kurve II zeigt, welchen Anteil der Temperaturerhöhung auf den PTC-Massekörper 7 zurückzuführen ist. Der zwischen den Kurven befindliche Teil zeigt demnach diejenige Temperaturerhöhung an, die auf die Heizwicklung 8 zurückzuführen ist.

Die Kurve III, bei der die Austrittstemperatur t des Öls um weniger als ± 10°C um einen bei 80°C liegenden Mittelwert schwankt, ergibt sich bei Anwendung eines PTC-Massekör-pers, der allein die Beheizung bewirkt.

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1 Blatt Zeichnungen

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PATENTANSPRÜCHE
I. Zerstäubungsbrenner für Ölfeuerungsanlagen, bei dem die Leitung für die Ölzufuhr zwischen Pumpe und Zerstäubungsdüse mit einer elektrischen, mindestens einen Heizwiderstand aufweisenden Heizvorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwiderstand ein sich längs der Leitung (5) erstreckender Positi v-Temperatur-Co-effizient-Massekörper (7,7a, 7b) ist, der im Vergleich zu seiner Länge eine geringe Dicke hat und auf mindestens zwei parallel zur Längserstreckung verlaufenden Seiten seiner Oberfläche wärmeleitend aussen an Wandabschnitten (16, 17) der Leitung anliegt.

, 2. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper (7,7a, 7b) die Form einer rechteckigen Scheibe hat und die Wandabschnitte (16, 17) der Leitung (5) zumindest an den beiden Grösstflächen (20,21) der Scheiben anliegen.
3. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich der Heizvorrichtung (6) befindlichen Wandabschnitte (16,17) der Leitung (5) zu den Grösstflächen (20,21) parallel sind.
4. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (5) im Bereich der Heizvorrichtung (6) aus zwei parallelen Zweigen (10,11) besteht, die je von einer Seite an der Scheibe (7) anliegen.
5. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (5) im Bereich der Heizvorrichtung (6) einen U-förmigen Querschnitt hat und die Scheibe (7) zwischen den Schenkeln (24,25) des U angeordnet ist.
6. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (5) im Bereich der Heizvorrichtung (6) einen kammartigen Querschnitt mit mindestens drei Zinken (27,28,29,30) hat und dass mindestens zwei Scheiben (7,7a, 7b) zwischen je zwei benachbarten Zinken angeordnet sind.
7. Zerstäubungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (5) im Bereich der Heizvorrichtung (6) mit einer Packung (14) aus gut wärmeleitenden Körpern gefüllt ist.
8. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Packung aus Metallkugeln besteht.
9. Zerstäubungsbrenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkugeln aus Filterbronze bestehen.
10. Zerstäubungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, dass ein im wesentlichen temperaturunabhängiger Heizwiderstand (8) mit dem Massekörper (7) elektrisch in Reihe geschaltet ist, stromabwärts vom Massekörper an der Leitung (5) angeordnet ist und einen Widerstandswert in der Grössenordnung des Kaltwiderstandswertes des Massekörpers hat.
II. Zerstäubungsbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper einen Curiepunkt von 100 bis 110°C hat.