[0001] Die Erfindung betrifft einen Vorwärmer für einen Öldruckzerstäubungsbrenner gemäß
der Gattung der Patentansprüche.
[0002] Bekannt sind Vorwärmer für Öldruckzerstäubungsbrenner, die eine elektronische Regelung
der Beheizung und Vorwärmung des Öls aufweisen, bei denen ein Sensor in Form einer
Kugel sich im Kontakt mit dem Vorwärmer befindet und über Drahtanschlüsse mit einer
zumindest teilweise auf einer Leiterplatte installierten elektronischen Regelanordnung
verbunden ist. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß die Drahtanschlüsse schwierig
zu installieren und leicht unerwünschten mechanischen und thermischen Belastungen
ausgesetzt sind. Diese Mängel sollen durch die Erfindung behoben werden.
[0003] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten
Patentanspruchs gelöst. Auch können neben dem Sensor und den Anschlüssen für die elektrische
Heizung alle Komponenten der elektronischen Regelung, einschließlich der Kontakte
eines Freigabethermostaten, auf der Leiterfolie integriert sein, so daß die umständliche
Kontaktierung von Drahtanschlüssen entfällt. Dabei ist die Heizung in der Regel als
Heizdraht gestaltet, der um den Vorwärmer gewickelt ist. Dadurch ist es möglich, die
flexible Leiterplatte maschinell mit den Bauelementen zu bestücken und gegenüber dem
Stand der Technik eine Verringerung des Ausschusses und eine höhere Qualität des Öldruckzerstäubungsbrenners
zu erreichen. Der Bereich der Leiterfolie, in dem die Komponenten des elektronischen
Reglers kontaktiert sind, befindet sich nicht im Kontakt mit dem Wärmetauscher. Sämtliche
Komponenten, einschließlich des PTC-Sensors, sind auf die Leiterfolie in SMD-Technik
aufgebracht. Der flache PTC-Sensor ist günstigerweise am stromabwärtigen Ende des
Wärmetauschers angebracht und ermöglicht einen flächhaften Kontakt mit dem Wärmetauscher,
so daß eine optimale thermische Ankopplung zwischen beiden möglich ist. Diese wird
noch dadurch unterstützt, daß der Sensor in einer Ausnehmung im Wärmetauscher und
damit näher am wärmeabgebenden Bereich des Wärmetauschers angeordnet ist. Der flächige
Sensor hat eine schnellere Reaktionszeit als ein nach dem Stand der Technik den Wärmetauscher
punktförmig kontaktierender Sensor, so daß seine Reaktionszeit demgegenüber schneller
und das Regelverhalten des gesamten Vorwärmers genauer ist. Für die Widerstands-Zeit-Kennlinienstreuung
von Ölvorwärmern ist im wesentlichen die Konfiguration des verwendete Sensors von
Bedeutung. Weil der flächige Sensor mit seiner Fläche einen reproduzierbaren Wärmeübergang
hat, ist auch das Verhalten des Ölvorwärmers relativ stabil.
Vorteilhaft ist der Heizkörper ein spiralförmig gewickelter Heizdraht, und die Folie
zwischen dem Heizdraht und dem Wärmetauscher so angeordnet, daß sie durch den Heizdraht
an den Wärmetauscher gepreßt wird. Zwischen der Folie und der Heizwicklung sowie auf
der Heizwicklung sind elektrisch isolierende Schichten vorgesehen.
[0004] Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Vorwärmer,
Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht auf die erfindungswesentlichen Teile des Vorwärmers
gemäß Fig. 1, bei dem das Gehäuse weggelassen und die Folie gestreckt gezeichnet ist,
und
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 1.
[0005] In Fig. 1 ist ein Vorwärmer 10 dargestellt, dessen Gehäuse aus einem aus Messing
bestehenden hohlzylindrischen, rohrförmigen Gehäuseteil 11 stromabwärts, einem hülsenförmigen,
ebenfalls aus Messing bestehenden Gehäuseteil 12 stromaufwärts und einer kastenförmigen,
aus einem Kunststoff bestehenden Abdeckung 13 für eine Öffnung 14 im hülsenförmigen
Gehäuseteil 12 zusammengesetzt ist. Der Gehäuseteil 11 ist über eine Passung 16 mit
dem Gehäuseteils 12 verbunden. Die Abdeckung 13 ist mittels federnder Halteelemente
17 am Gehäuseteil 12 lösbar befestigt. Im Gehäuse des Vorwärmers 10 ist in Richtung
einer gemeinsamen geometrischen Achse X-X ein aus Al bestehender Wärmetauscher 18
angeordnet, der sich mit seiner Frontfläche 19 gegen eine Ringschulter 20 im Gehäuseteil
11 abstützt und durch die Wirkung eines sich gegen den Gehäuseteil 12 abstützenden
Federtellers 21 gegen die Ringschulter 20 gedrückt wird. An der Peripherie des Wärmetauschers
18 befindet sich in der Nähe der Frontfläche 19 ein Dichtungsring 30, der einen dem
Wärmetauscher 18 nachgeordneten Düsenraum 31 im Gehäuseteil 11 gegenüber einem stromaufwärts
liegenden Gehäuseraum 15 abdichtet. Der Federteller 21 dient gleichzeitig dem Ausgleich
vorhandener Toleranzen. Der Wärmetauscher 18 besitzt eine axiale Bohrung 22, die stromaufwärts
und stromabwärts Erweiterungen 23 und 24 aufweist. In die stromaufwärtige Erweiterung
23 ragt ein mit einem Dichtungsring 25 versehenes Anschlußstück 26 einer durch einen
Stutzen 27 des Gehäuseteils 12 geführten Zuleitung 28 hinein. In der stromabwärtigen
Erweiterung 24 befindet sich ein Sinterkörper 29 als Flächenvervielfacher.
Auf dem in Fig. 1 oberen Teil des Wärmetauschers 18 befindet sich eine mit Leiterbahnen
32 versehene Folie 33 (Fig. 3), die von einer um den Wärmetauscher 18 gelegten Heizspirale
(Heizkörper) 34 mit umgeben ist, welche durch Isolationsschichten 35 und 36 gegenüber
den Leiterbahnen 32 und dem Raum 15 isoliert ist. Die Heizspirale 34 drückt die in
ihr befindlichen Bauelemente gegen den Wärmetauscher 18. Die Wandung des Wärmetauschers
18 ist dick genug, um eine hinreichend gleichmäßige Verteilung der durch die Heizspirale
34 abgegebenen Wärme zu gewährleisten. Am stromabwärtigen Ende weist der Wärmetauscher
18 eine Ausnehmung 37 auf, in die die Folie 33 mit dem entsprechenden Ende hineingezogen
ist und an diesem Ende einen PTC-Sensor 38 trägt, der die Folie 33 nicht punktförmig,
sondern ganzflächig kontaktiert, in SMD-Technik auf sie aufgebracht ist. Die Anordnung
und Gestaltung des Sensors 38 ermöglicht seine hinreichende Nähe zum öldurchströmten
Sinterkörper 29 und damit letztlich eine genaue Regelung der Öltemperatur.
Auf der Folie 33 sind an ihrem hochgezogenen Teil 39 (Fig. 1) elektronische Bauteile
40 der Temperatur-Regelelektronik (Brückenwiderstände, Dioden, Thyristoren, Transistoren,
in an sich bekannter Verschaltung) integriert, mit deren Hilfe der Heizstrom zur Heizspirale
34 bemessen wird. Die Bauteile 40 sind auf der Folie 33 über Leiterbahnen 41 mit dem
Sensor 38 und über Leiterbahnen 42 mit den Anschlüssen 43, 44 der Heizspirale 34 elektrisch
verbunden. Außerdem sind auf der flexiblen Leiterplatte 33 Anlötungen 45 für einen
Thermostaten 46 vorgesehen, der auf einer Fläche 47 des Wärmetauschers 18 angebracht
ist. Schließlich ist die Folie 39 mit Ausnehmungen 48 versehen, mit denen sie auf
Haltenasen 49 gesteckt und mit diesen verlötet wird. Die Haltenasen 49 sind Teile
von in der Abdeckung 13 geeignet gehalterten Kontaktstiften 50 zur Stromversorgung
des Vorwärmers 10.
Bevor der Heizstrom fließen kann, muß das durch die Zuleitung 28 gelieferte Öl eine
genügend hohe Ausgangstemperatur aufweisen. Erst dann gibt ein Thermostat 41 die elektronische
Temperaturregelung an Hand der Sensormessungen und damit die Funktion des im übrigen
nicht dargestellten Öldruckzerstäubungsbrenners frei. Dabei sorgt der Vorwärmer 10
dafür, daß die Austrittstemperatur des Öls an seinem in Stromrichtung liegenden Ende
unabhängig von der Durchflußmenge (1 - 8 kg/h) zumindest nahezu konstant ist.
[0006] Die Erfindung ist weder an bestimmte Materialien der Gehäuseteile 11, 12, 13 und
des Wärmetauschers 18 noch an eine bestimmte Ausführungsform des Flächenvervielfachers
29 gebunden. Bspw. kann letzterer auch aus einem System von nebeneinander liegenden
Röhren oder Kugeln bestehen, wenn nur der Zweck der Erreichung eines guten Wärmeüberganges
gewahrt bleibt. Auch muß das elektrische Heizelement nicht als Spirale 34, sondern
kann bspw. auch in Form von Stäben gestaltet sein. Der Sensor muß nicht ein PTC-Sensor
sein. Auch ist es nicht notwendig, die Regelelektronik oder sämtliche Bauteile 40
der Regelelektronik auf der Folie bzw. flexiblen Leiterplatte 33 zu installieren.
[0007] Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten
Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
Bezugszeichenliste
[0008]
- 10
- Vorwärmer
- 11, 12
- Gehäuseteile
- 13
- Abdeckung
- 14
- Öffnung
- 15
- Gehäuseraum
- 16
- Passung
- 17
- Halteelement
- 18
- Wärmetauscher
- 19
- Frontfläche
- 20
- Ringschulter
- 21
- Federteller
- 22
- axiale Bohrung
- 23, 24
- Erweiterungen
- 25, 30
- Dichtungsringe
- 26
- Anschlußstück
- 27
- Stutzen
- 28
- Zuleitung
- 29
- Sinterkörper, Flächenvervielfacher
- 31
- Düsenraum
- 32, 41, 42
- Leiterbahnen
- 33
- Folie, flexible Leiterplatte
- 34
- Heizspirale
- 35, 36
- Isolationsschichten
- 37, 48
- Ausnehmungen
- 38
- (PTC-) Sensor
- 39
- hochgezogener Teil
- 40
- elektronische Bauteile
- 43, 44
- Anschlüsse
- 45
- Anlötungen
- 46
- Thermostat
- 47
- Fläche
- 49
- Haltenasen
- 50
- Kontaktstifte
- X-X
- Achse
1. Vorwärmer für einen Öldruckzerstäubungsbrenner mit einem Wärmetauscher, der im Inneren
einen zumindest teilweise mit einem Flächenvervielfältiger ausgestatteten Ölkanal
und außerhalb eine elektronisch gesteuerte elektrische Heizung aufweist, die den Wärmetauscher
zumindest an seiner stromabwärtigen Seite umgibt und und die Signale eines mit dem
Wärmetauscher verbundenen Sensors auswertet, gekennzeichnet durch eine Leiterfolie,
die mit dem Wärmetauscher in Längsrichtung verbunden ist, und auf der der Sensor und
zumindest die elektrischen Anschlüsse der Heizung integriert sind.
2. Vorwärmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor flächig ausgebildet
ist.
3. Vorwärmer gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor am stromabwärtigen
Ende des Wärmetauschers angebracht ist.
4. Vorwärmer gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmetauscher mit einer Ausnehmung versehen ist, in der sich der Sensor befindet.
5. Vorwärmer gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch elektronische Bauteile zum Steuern
der Heizung, die zumindest teilweise auf der Folie integriert sind.
6. Vorwärmer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung als Drahtwickel
ausgebildet ist.
7. Vorwärmer gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Folie zwischen der Heizung und dem Wärmetauscher angeordnet ist und von der
Heizung gegen den Wärmetauscher gedrückt wird.