DE4216008A1 - Vorwärmer für Ölbrenner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorwärmer nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Derartige Vorwärmer dienen der Erwärmung von Heizöl vor der Düse in Düsenstöcken bei Ölbrennern. Es sind bereits derartige Vorwärmer bspw. in DE 29 19 763 C2 und DE 29 12 000 C2 be­ schrieben worden, die durch ihren konstruktiven Aufbau einen hohen Fertigungsaufwand bedingen. Besonders hoch ist der Auf­ wand, wenn wie im Fall von DE 29 12 000 C2 einzelne, im Querschnitt flach ausgebildete Ölkanäle separat eingelötet und zwischen ihnen noch ein oder mehrere PTC-Heizelemente in engem Wärmekontakt zu den flachen Kanälen angebracht werden müssen. In DE 29 19 763 werden die Ölführungskanäle durch gesinterte Körper gebildet zwischen denen flache PTC-Heizelemente ange­ ordnet sind. Im Fall der Verwendung von flachen Kanälen, wie dort in Fig. 3 dargestellt, ergeben sich besondere Probleme beim Befüllen derselben und insbesondere beim Sintern, da in diesem Prozeß diese Kanäle sehr leicht zum Verzug neigen können. Bei den anderen dort ausgeführten Bauformen, bspw. in Fig. 5 ergeben sich durch die geometrischen Toleranzen, mit denen PTC-Heizelemente verfügbar sind, erhebliche Probleme bei der Gewährleistung eines guten Wärmekontakts zu den Ölfüh­ rungskanälen. Weiterhin ergeben sich herstellungsbedingt Ab­ standstoleranzen der Kanäle zueinander beim Einlöten. In bei­ den Fällen sind die Heizelemente jedoch stets zwischen den Ölführungskanälen angeordnet, so daß zumindest Teile der Ölführungskanäle mit der kälteren äußeren Umgebung des Düsen­ stocks in Kontakt stehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vorwärmer anzugeben, der eine möglichst einfache Bauform aufweist, die leicht herstellbar ist, der eine effektive Wärmeeinkopplung in die Brennstofführungsleitung(en) gewährleistet und die Mög­ lichkeit der Schaffung möglichst kurzer Düsenstöcke eröffnet. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, geometrische Toleranzen bei der Verwendung von PTC-Heizelementen problemlos auszugleichen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale der einzelnen Patentansprüche gelöst. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht in der erzielten einfachen, kompakten Bauform, bei der zugleich vermittels erfindungsgemäßer Klemmbügel über einen speziell ausgebildeten wärmeübertragenden Körper, der vorzugsweise aus gut wärmelei­ tendem Material hergestellt ist, eine optimale allseitige Wärmeeinbringung von ein oder mehreren Heizelementen in wenigstens eine innerhalb liegende Brennstofführungsleitung ermöglicht wird. Dabei kann der wärmeübertragende Körper ein­ fach, z. B. als gezogenes Profil mit einbaufertigen Innen- und Außenflächen hergestellt werden; es ist lediglich ein Ablängen und evtl. eine einfache spanende Bearbeitung erforderlich.

Die Erfindung soll anhand der Ausführungsbeispiele und beige­ fügter schematischer Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt erfin­ dungsgemäßen Vorwärmers,

Fig. 2 einen zur Achse X-X senkrechten Schnitt zu Fig. 1,

Fig. 3 bis 6 einen analogen Schnitt wie in Fig. 2 darge­ stellt mit verschiedenen Gestaltungen des die Brennstoffleitung umschließenden wärmeübertragen­ den Körpers,

Fig. 7 und 8 zwei weitere mögliche Ausgestaltungen mehre­ rer Brennstofführungskanäle durch Einbringung eines mit Längsausnehmungen versehenen wärmeüber­ tragenden Körpers in eine im wesentlichen mit rundem Querschnitt ausgebildete Brennstofführungs­ leitung und

Fig. 9 schematisch die Anbindung erfindungsgemäßen Vor­ wärmers an weitere Bauteile innerhalb eines Düsen­ stocks.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt des Vorwärmerbereichs im Längs­ schnitt dargestellt. Dabei besteht dieser im wesentlichen aus einem äußeren Rohr 1, wenigstens einem Heizelement 2, hier im Beispiel aus zwei PTC-Heizelementen, aus Gründen der Über­ sichtlichkeit in Fig. 1 nicht näher dargestellten Klemmbügeln 3, einer Brennstofführungsleitung 4 mit im wesentlichen runden Querschnitt und einem diesen außen eng umschließenden, ther­ misch gut angekoppelten, wärmeübertragenden Körper 5.

In Fig. 2 ist dieser wärmeübertragende Körper 5 im Schnitt senkrecht zur Achse X-X deutlicher sichtbar, wobei ihm in der äußeren Gestaltung seiner Mantellinien vier Geraden 6 gegeben sind, so daß er nach außen im wesentlichen die Form eines Quadrats annimmt.

Die in diesem Beispiel als Heizvorrichtung 2 eingesetzten PTC-Elemente sind durch eine, aus zwei Klemmbügeln 3, die mit Spannfedern 7 verbunden sind gebildete Klemmvorrichtung auf den wärmeübertragenden Körper 5 gepreßt, was im Falle der Verwendung von PTC-Heizelementen durch die federnde Befesti­ gung der Klemmvorrichtung in besonders einfacher Weise den guten thermischen Kontakt derselben garantiert und zugleich Dickentoleranzen dieser Elemente kompensiert. Die PTC-Heiz­ elemente sind dabei in üblicher und nicht näher zu beschrei­ bender Weise mit elektrischen Kontakt- und Isolationsflächen versehen, wobei die Klemmbügel 3 der Klemmvorrichtung senk­ recht zur Zeichenebene seitlich mit nicht näher dargestellten Ausnehmungen versehen sind, die den seitlichen Zugang zu den Heizelementen und deren Kontaktierung ermöglichen. Zugleich dienen die im Beispiel aus Kupfer gefertigten Klemmbügel 3 der Wärmeabführung von den der Brennstofführungsleitung 4 abge­ wandten Seite der PTC-Heizelemente und deren Umleitung an Flächen des wärmeübertragenden Körpers 5, die nicht direkt mit Heizelementen versehen sind. Dadurch kommt es zu einer relativ guten, gleichmäßigen Wärmebeaufschlagung der Brennstoffüh­ rungsleitung 4 und zugleich werden thermische Spannungen in den Heizelementen selbst unterbunden. In diesem Ausführungs­ beispiel ist die Brennstofführungsleitung 4 mit einem gut wärmeleitenden, porösen Material 8 verfüllt, was einmal durch Einpressen eines separat gesinterten Formkörpers, bspw. aus Sinterbronze, oder dadurch realisiert werden kann, daß der gut wärmeleitende Körper 5 zunächst mit einem entsprechenden losen Material verfüllt wird und danach einem Sinterprozeß unter­ worfen wird.

In den Fig. 3 bis 7 sind weitere mögliche vorteilhafte Ausgestaltungen des die Brennstofführungsleitung 4 umschlie­ ßenden wärmeübertragenden Körpers 5 dargestellt. Dabei sind in Fig. 3 der Mantellinie drei gerade Abschnitte 6 gegeben, die alle mit Heizelementen versehen sein können. In Fig. 4 werden durch sechs gerade Mantellinien 6 sechs derartige Flächen gebildet, in Fig. 5 zwei und in Fig. 6 eine.

Bei den in den Fig. 3 bis 6 beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Gestaltung der Klemmbügel selbstverständlich ent­ sprechend der Geometrie der Mantellinien mit dem Ziel, die auf ein oder mehrere der Mantelflächen aufgebrachten Heizelemente in guten thermischen Kontakt zu dem Körper 5 zu setzen.

In den Fig. 7 und 8 sind die Brennstofführungsleitungen 4 dadurch gebildet, daß in den wärmeübertragenden Körper 5 ein mit ein oder mehreren Längsausnehmungen (in Richtung zur Zeichenebene) versehener, gut wärmeleitender Formkörper 8 eingepreßt ist. Dabei liegt es ebenfalls im Rahmen der Erfin­ dung, daß wahlweise auch oder ausschließlich der wärmeübertra­ gende Körper 5 mit Längsausnehmungen versehen sein kann. Im Falle, daß beide Körper mit Längsausnehmungen versehen sind, ist es nicht unbedingt erforderlich, daß diese Ausnehmungen miteinander korrespondieren.

In Fig. 9 ist schematisch die Anbindung erfindungsgemäßen Vorwärmers an weitere Bauteile innerhalb eines Düsenstocks dargestellt. Vorteilhafterweise ist dabei der wärmeübertragen­ de Körper 5 eingangsseitig (E) außen mit einem kreisrunden Querschnitt versehen, der als Dichtfläche 10 dient, während am anderen Ende (A) bei kreisrundem Innenquerschnitt des Körpers 5 ein Teil dieses Bereichs als Dichtfläche 11 eingesetzt wird. Diese Lösung bietet neben der kompakten Bauweise den Vorteil, daß ausgangsseitig von der Heizvorrichtung 2 auch bspw. ein nachgeordnetes Absperrventil 9 (nur zum Teil angedeutet) mit erfaßt wird, was sich besonders günstig beim Kaltstart aus­ wirkt. Der die Brennstofführungsleitung 4 ausfüllende Körper 8 reicht eingangsseitg bis ans Ende des Körpers 5, dessen wärme­ übertragende Wirkung bereits in diesem Bereich ein Vorwärmen des zufließenden Brennstoffs ermöglicht. Ein gemäß der Erfin­ dung konzipierter Vorwärmer läßt sich ohne größeren mechani­ schen und fertigungsbedingten Aufwand problemlos und leicht in einen Düsenstock einbringen. Durch den beschriebenen Aufbau des Vorwärmers kann der Abstand zwischen dem Vorwärmer mit seiner Heizvorrichtung zur Düse klein gehalten werden, was insbesondere beim Kaltstart von Bedeutung ist.

Es entspricht dem Wesen der Erfindung, daß in allen Ausfüh­ rungsformen die Beheizung der Brennstofführungsleitung 4 über einen wärmeübertragenden Körper 5 von außen erfolgt.

Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, die Mantellinie der Brennstofführungsleitung zunehmend der äußeren Geometrie des Körpers 5 anzupassen, was allerdings mit einem erhöhten Ferti­ gungaufwand verbunden ist, so daß aus Sicht der Herstellung die Kreisform des Querschnitts der Brennstofführungsleitung die vorteilhafteste Lösung darstellt.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesent­ lich sein.

Bezugszeichenliste

 1 Rohr
 2 Heizelement (PTC)
 3 Klemmbügel
 4 Brennstofführungsleitung
 5 wärmeübertragender Körper
 6 gerade Mantellinie
 7 Spannfedern
 8 Formkörper (porös, oder massiv mit Ausnehmungen)
 9 Absperrventil
10, 11 Dichtflächen

Claims (16)

1. Vorwärmer für einen Ölbrenner, der wenigstens einen Brenn­ stofführungskanal, der mit einer elektrischen Heizvorrich­ tung in Verbindung steht, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitung für die Brennstofführung (4) ein im wesentlichen runder Querschnitt gegeben ist, dieser Lei­ tungsabschnitt zumindest im Heizbereich des Vorwärmers von einem wärmeübertragenden Körper (5) außen eng umschlossen ist, der seinerseits nach außen einen solchen Querschnitt ausweist, daß dessen Mantellinie zumindest an einer Stelle als Gerade (6) ausgeführt ist, und daß auf wenigstens einer durch eine solche Gerade (6) in Durchströmungsrich­ tung gebildeten ebenen Mantelfläche zumindest eine Heiz­ vorrichtung (2) vorgesehen ist.

2. Vorwärmer nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (2) wenigstens mit dem größten Teil der Mantelfläche in engem thermischen Kontakt steht.

3. Vorwärmer nach Anspruch 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (2) am wärmeübertragenden Körper (5), insbesondere bei unmittelbarer Nachordnung eines Absperrventils in Strömungsrichtung, von der Mantelfläche ausgehend in den Bereich des Absperrventils hineinragt.

4. Vorwärmer nach Anspruch 1. und 2. oder 3., dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizvorrichtung (2) durch ein oder mehrere PTC-Elemente gebildet ist.

5. Vorwärmer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (2) mit einer spannbaren Klemmvorrichtung (3, 7) auf den wärmeübertra­ genden Körper (5) gepreßt ist.

6. Vorwärmer nach Anspruch 1., 4. und 5., dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmvorrichtung (3, 7) durch der Geome­ trie der Mantelfläche angepaßte, gut wärmeleitende, die Mantelfläche überdeckende Klemmbügel (3) gebildet ist, die miteinander bspw. mittels Federn oder Spannringen (7) einen Preßdruck auf die Heizvorrichtung (2) ausüben.

7. Vorwärmer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeübertragende Körper (5) aus Messing und die Klemmbügel (3) aus Kupfer gefertigt sind.

8. Vorwärmer nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeübertragende Körper (5) außen einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist.

9. Vorwärmer nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Brennstofführungsleitung (4) im Be­ reich des Vorwärmers mit einem mit dem wärmeübertragenden Körper (5) in gutem thermischen Kontakt stehenden, den Brennstofffluß ermöglichenden Körper (8) ausgefüllt ist.

10. Vorwärmer nach Anspruch 1. und 9., dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (8) durch ein in den wärmeübertragenden Körper (5) eingesintertes poröses Material, wie Sinter­ bronze, gebildet ist.

11. Vorwärmer nach Anspruch 1. und 9., dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (8) durch ein in den wärmeübertragenden Körper (5) eingepreßtes vorgesintertes, poröses Material, wie Sinterbronze, gebildet ist.

12. Vorwärmer nach Anspruch 1. und 9., dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (8) durch ein in den wärmeübertragenden Körper (5) eingepreßtes mit ein oder mehreren Längsausneh­ mungen versehenes massives Formstück gebildet ist.

13. Vorwärmer nach Anspruch 1. und 9., dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstofführungsleitung(en) (4) durch ein oder mehrere Längsausnehmungen im wärmeübertragenden Körper (5) und/oder im massiven Formstück (8) gebildet ist (sind).

14. Vorwärmer nach Anspruch 12. oder 13., dadurch gekennzeich­ net, daß das Formstück (8) aus demselben Material wie der wärmeübertragende Körper (5) gefertigt ist.

15. Vorwärmer nach Anspruch 1. und 3., dadurch gekennzeichnet, daß dem wärmeübertragenden Körper (5) an seinen Enden als Dichtflächen dienende kreisrunde Außen- und/oder Innen­ querschnitte gegeben sind.

16. Vorwärmer nach Anspruch 1., 3. und 15., dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem wärmeübertragenden Körper (5) eingangs­ seitig (E) im Bereich von Dichtflächen (10) ein kreisrun­ der Außenquerschnitt und ausgangsseitig (A) zumindest im Bereich von inneren Dichtflächen (11) ein kreisrunder Innenquerschnitt gegeben ist.