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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Heizkessels,
der mit Fèstbrennstoff und mit Öl oder Gas beheizbar ist, sowie'eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei Mehrstoff-Heizkesseln ist es bekannt, Festbrennstoff mit Hilfe
des Öl- oder Gasbrenners zu zünden.
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Dabei werden unter Umständen in Abhängigkeit von der Qualität des
Festbrennstoffes mehrere Zündversuche hintereinander durchgeführt, deren Zeitdauer
und Häufigkeit jedoch unkontrolliert sind, so daß vielfach unnötigerweise zuviel
Gas oder Brennstoff verbraucht und damit die Kesseltemperatur zu hoch ansteigt oder
daß noch Zündversuche durchgeführt werden, obwohl der Festbrennstoff bereits angebrannt
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine hierfür
geeignete Vorrichtung aufzuzeigen, mit denen es möglich ist, eine gesteuerte Zündung
des Festbrennstoffes durchzuführen, die den heutigen Anforderungen an eine optimale
Energieausnutzung und minimale Kaminbelastung gerecht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs
erläuterten Gattung gelöst, das sich dadurch auszeichnet, daß mit einer Gas- oder
Ölflamme zum Anbrennen des Festbrennstoffes ein Zündversuch durchgeführt wird, dessen
maximale Dauer begrenzt ist, und daß nach Ablauf des ersten Zündversuches weitere
Zündversuche derselben Dauer bis zum Ablauf einer vorgegebenen und einstellbaren
Zeitdauer folgen, sofern die Rauchgastemperatur im Kesselabzug unter einen vorgegebenen
Wert abgesunken ist.
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Vorzugsweise liegen dabei die maximale Dauer jedes Zündversuches in
der Größenordnung von fünf Minuten und die vorgegebene Zeitdauer für die Summe aller
Zündversuche in der Größenordnung von 20 Minuten. Der vorgegebene Wert für die Rauchgaste
mperatur im Kesselabzug liegt in der Größenordnung von 100 Grad C.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, daß die
Zündversuche nur in einem bestimmten Temperaturbereich ablaufen, eine begrenzte
Dauer haben.--und in ihrer Anzahl ebenfalls beschränkt sind, so daß der Verbrauch
an Öl oder Gas zum Zünden des Festbrennstoffes auf das erforderliche Minimum begrenzt
ist und die Zündversuchsreihe abgebrochen wird, wenn der Festbrennstoff auf grund
zu hoher Feuchtigkeit oder dergleichen voraussichtlich nicht mit vertretbarem Aufwand
gezündet werden kann.
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In Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß nach dem Verbrennen
des Festbrennstoffes automatisch auf Öl-bzw. Gasbetrieb umgeschaltet wird, sofern
die Rauchgastemperatur unter den vorgegebenen Wert absinkt. Das hat den Vorteil,
daß ein Dauerölbetrieb oder Dauergasbetrieb erst einsetzt, wenn der Festbrennstoff
restlos verbrannt ist.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird bei Öl-oder Gasbetrieb
die Öl- bzw. Gasflamme abgeschaltet, wenn der Kessel zum Einfüllen von Festbrennstoff
geöffnet wird.
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Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer zu
einem Brenner führenden, elektrischen Leitung und einem Haupt schalter wird die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch eine Zeitschaltung zur Begrenzung
der einstellbaren Zeitdauer für die Summe'aller Zündversuche und eine zweite Zeitschaltung
zur Begrenzung der maximalen Dauer jedes Zündversuches, welche von einer dritten
Schaltung gesteuert wird, die bei Unterschreiten der vorgegebenen
Rauchgastemperatur
von einem Rauchgasthermostaten eingeschaltet wird.
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Die erste und die zweite Zeitschaltung können dabei ein Zeitrelais
und die dritte Schaltung ein Wischrelais, etwa einen Taster für die'Abgabe eines
Einschaltimpulses,aufweisen. Sie können aber auch in kontaktloser Elektronikbauweise
ausgeführt sein.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Vorrichtung läßt sich das
Verfahren ohne großen Aufwand sicher durchführen und den vorgegebenen Grenzwerten
entsprechend automatisch steuern.
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Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäß aus-.
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gebildeten Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus
der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung
dargestellt ist.
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Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Heizkessels,
der mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorricbtung ausgerüstet ist, Figur 2 ein
Diagramm zur Darstellung des Verfahrensablaufs, wobei auf der Ordinate die Temperaturen
und auf der Abszisse die Zeit aufgetragen sind, und Figur 3 ein elektrisches Schaltbild
für eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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In k'igur 1 ist schematisch ein Heizkessel 10 dargestellt, der in
seinem oberen Bereich eine Wasserrohrschlange 12 aufweist. Eine Feuerraumtür 14
dient zur Beschickung mit Festbrennstoff, für den ein Rost 16 vorgesehen ist. Unterhalb
des Rostes 16 ist ein Aschenabzug 18 vorgesehen.
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Für den Dauerölbetrieb (oder für den Dauergasbetrieb) sowie zum Zünden
des Festbrennstoffes dient ein Brenner 20, der in bekannter Weise in einer Tür 22
des Heizkessels 10 befestigt ist. Ueber eine Luftklappe 24, die durch einen Motor
M geöffnet und geschlossen werden kann, wird die Frischluftzufuhr für den Betrieb
mit Festbrennstoff gesteuert.
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Im Bereich der Feuerraumtür 14 ist ein Endschalter s4 vorgesehen,
der eine Verriegelungseinrichtung 30 zum Verriegeln der Feuerraumtür öffnet und
schließt.
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Die in einem Kesselabzug 26 herrschende Rauchgastemperatur wird mit
Hilfe eines Rauchgasthermostaten a 2 abgegriffen.
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Figur 2 zeigt ein Temperatur-Zeitdiagramm, in dem der mögliche Ablauf
eines bevorzugten Verfahrens zum Betreiben des Heizkessels 10 dargestellt ist. Auf
der Ordinate sind dabei die gewunschte und eingestellte Eesseltemperatur mit TK
und die vo-rgeg.ebene minimale Rauchgastemperatur mit TR bezeichnet; TR beträgt
dabei 1000 C.
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Wie die eingezeichnete Eurve zeigt, wird zunächst durch Einschalten
des Brenners 20, der dabei über eine Pumpe mit Öl (bzw. Gas) versorgt wird, die
Temperatur im Heizkessel 10 bis zu einem Punkt 31 erhöht. Zu diesem Zeitpunkt, der
am Ende des mit I bezeichneten, ersten Zündversuches liegt wird der Brenner 20 abgeschaltet,
so daß die Temperatur wieder abfällt. Am Punkt C entscheidet sich, ob der Festbrennstoff
gezündet hat oder nicht. Wenn er gezündet hat, sinkt die Rauchgastemperatur nicht
unter 100 ° 0 (TR),
so daß der Brenner 20 zunächst nicht mehr einschaltet.
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Wenn de Festbrennstoff jedoch nicht gezündet hat, fällt die. Rauchgastemperatur
unter 1000 C (TR).ab, so daß beim Punkt A2 ein zweiter,mit II. bezeichneter Zündversuch
gestartet wird, durch den die Temperatur bis zum Punkt B2 am Ende dieses zweiten
Zündversuches II. erhöht wird. Dann wird der Brenner 20 wieder abgeschaltet, worauf
ein dritter Zündversuch III folgt, falls die Rauchgastemperatur wieder unter den
vorgegebenen Wert TR absinkt, was bedeutet, daß der Festbrennstoff immer noch nicht
gezündet hat. Nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer für die Summe aller Zündversuche,
die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 20 Min.
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beträgt, wird kein neuer Zündversuch mehr gestartet, so daß der Kessel
erlischt und die Temperatur, wie gestrichelt eingezeichnet, vom Punkt D aus absinkt.
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Sofern der Festbrennstoff beim Punkt C gezündet hat, brennt dieser
entsprechend der durchgehenden Kurve bis zum Punkt E, bei dem er vollständig verbrannt
ist. Während dieser Zeit des Betriebes mit Festbrennstoff, d. h. zwischen den Punkten
B1 und E, ist die Luftklappe 24 geöffnet, so daß ständig genügend Frischluft für
die Verbrennung zugeführt wird. Während der drei eingezeichneten Zündversuche I
, II und III hingegen ist die Luftklappe 24 geschlossen.
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Beim Punkt E ergeben sich zwei Möglichkeitent die eine Möglichkeit
ist durch die gestrichelt dargestellte Kurve angedeutet und besteht darin, daß der
Kessel nach Abbrennen des Festbrennstoffes erlischt. Die durchgehende Kurve stellt
die andere Möglichkeit dar, nach der bei Unterschreiten der vorgegebenen Rauchgastemperatur
TR selbsttätig auf Ölbetrieb umgeschaltet wird, wobei die Kesseltemperatur TK ungefähr
eingehalten wird. Während des Dauerbetriebes mit Öl ( bzw.
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mit Gas) zwischen den Punkten E und F bleibt die Luftklappe 24 wieder
geschlossen.
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Nachfolgend soll angenommen werden, daß zwischen den Punkten F und
G Festbrennstoff nachgefüllt wird, der sich durch die glühende Brennkammer im allgemeinen
von selbst entzündet. Zum Nachfüllen von Festbrennstoff muß die Feuerraumtür 14
geöffnet werden, wodurch der Brenner 20 nutornatisch ausgeschaltet wird, was später
noch erläutert wird. Wenn, wie durch die Kurve dargestellt ist, der nachgefüllte
Festbrennstoff sofort gezündet hat, sinkt die Rauchgastemperatur nicht. unter den
vorgegebenen Wert TR (im Beispiel 1000 C), sodaß der Brenner 20 nicht eingeschaltet
wird.
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Wenn jedoch die Rauchgastemperatur unter den angegebenen Wert TR absinkt,
weil keine Selbstzündung erfolgte, werden selbsttätig wieder Zündversuche eingeleitet,
die den zu Anfang beschriebenen und dargestellten Zündversuchen entsprechen und
die bis zu einer vorgegebenen Zeitdauer, im vorliegenden Beispiel 20 Minuten,durchgeführt
werden.
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Diese Zündversuche sind an dieser Stelle nicht nochmals eingezeichnet.
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Wie bereits erwähnt, ist während des Betriebes mit Festbrennstoff
zwischen den Punkten F und G die Luftklappe 24 geöffnet, während der Brenner 20
abgeschaltet bleibt. Die Luftklappe 24 kann über einen mechanischen Zugregler 30
beliebig gesteuert werden.
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Beim Punkt G wiederholt sich das Verfahren wie beim Punkt E, d. h.,
daß entweder der Festbrennstoff bei abfallender Rauchgastemperatur vollständig verbrannt
wird (gestrichelte Kurve), oder daß wieder auf Dauerbetrieb mit Ol- bzw. Gas übergeganen
wird (durchgehende Kurve).
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Wenn der Brenner 20 durch einen noch zu beschreibenden Regelthermostaten
ifi 3 auf Dauerbetrieb mit Öl- bzw. Gas umgeschaltet wird (Punkt E oder G), bleibt
die Luftklappe 24
geschlossen, um ein unnötiges Auskühlen des Heizkessels
10 zu verhindern.
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Figur 3 zeigt das elektrische Schaltbild der Vorrichtung zur Durchführung
des beschriebenen und in Figur 2 dargestellten Verfahrens.Die Stromzuführung erfolgt
dabei über eine elektrische Leitung L und einen Hauptschalter s1, der in Reihe mit
einer Kontrollampe 28 geschaltet ist. Bei geschlossenem Haupt schalter s1 erfolgt
der Stromfluß über einen Sicherheitsthermostaten<> 1 zu dem Stellmotor M und
über den Endschalter s4 an der Feuerraumtür 14 zu einem Zeitrelais T1 sowie parallel
dazu über den Rauchgasthermostaten» 2 , der bei einer Rauchgastemperatur unter dem
vorgegebenen Wert TR (im Beispiel 1000 C) geschlossen ist, zu einem Wischrelais
T3; das Wischrelais T3 kann ein Taster zur Abgabe eines Einschaltimpulses sein.
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Die Funktion der Schaltkontakte k3 eines Umschalter s3, der normalerweise
geöffnet ist, wird weiter unten noch erläutert.
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Bei geschlossenem Rauchgasthermostaten <» 2 gibt das Wischrelais
T3 über die Kontakte t3 einen kurzen Impuls (Einschaltwischer) von etwa einer Sekunde
ab. Dabei fließt Strom über Schaltkontakte (Zeitöffner Z01) des Zeitrelais 1 und
Schaltkontakte (Zeitöffner Z02) eines Zeitrelais T2 zu dem Regelthermostaten ?5'
3 und von dort zu dem mit B bezeichneten Brenner. Das Zeitrelais T1 dient zur Begrenzung
der einstellbaren Zeitdauer für die Summe aller Zündversuche, im Beispiel 20 Minuten,
und das Zeitrelais T2 zur Begrenzung der maximalen Dauer jedes Zündversuches, im
Beispiel fünf Minuten.
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Durch das Zünden des Brenners B wird nun der erste Zündversuch I eingeleitet.
Nach dem Öffnen der Schaltkontakte t3 des Wischrelais T3, d. h. nach etwa 1 Sekunde,
stellt
sich über ein Schaltkontaktpaar t2 des Zeitrelais T2, das
vor Ablauf des ersten Zündversuches I geschlossen bleibt, ein Selbsthalteeffekt
ein, so daß der Stromfluß zum Brenner B über die Schaltkontakte t2 und die Zeitöffner
Z01 und Z02 zum Brenner B sichergestellt ist.
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Nach Ablauf des Zeitrelais T2 öffnet der Zeitöffner Z02, so daß der
Brenner B abgeschaltet wird. Damit ist der erste Zündversuch I abgelaufen.
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Wenn der Festbrennstoff entsprechend dem Diagrammpunkt C in Figur
2 gezündet hat, fällt die Rauchgastemperatur nicht unter den vorgegebenen Wert TR
ab, so daß der Rauchgasthermostat'8' 2 geöffnet bleibt und der Brenner 3 zunächst
nicht mehr einschaltetJ Hat jedoch der Festbrennstoff am Punkt C nicht gezündet,
dann fällt die Rauchgastemperatur zum Punkt A2 der Figur 2 ab, so daß der Rauchgasthermostat
2 2 wieder schließt und über das Wischrelais T3, t3 den zweiten Zündversuch II einleitet.
Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis das Zeitrelais T1 (im Beispiel 20 Minuten)
abgelaufen ist. Danach schaltet der mit t1 bezeichnete Zeitwechsler des Zeitrelais
T1 um, so daß der Zeitöffner Z01 geöffnet und der Zeitschließer ZS1 geschlossen
ist. Bei geöffnetem Wahlschalter s2, der in Reihe mit dem Zeitschließer ZS1 geschaltet
ist, fließt kein Strom mehr zum Brenner B, so daß nach der vollständigen Verbrennung
des Festbrennstoffes der Kessel erlischt.
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Wenn jedoch der Wahlschalter s2 zur automatischen Umstellung von Festbrennstoffbetrieb
auf ol- bzw. Gasbetrieb geschlossen ist und die Rauchgastemperatur unter den vorgegebenen
Wert TR absinkt ( Rauchgasthermostat 2» 2 geschlossen),wird die Anlage über das
Wischrelais T3, t3 bei abgelaufenem Zeitrelais 1 (Zeitschließer ZS1 geschlossen)
selbsttätig auf Dauerölbetrieb bzw. Dauergasbetrieb umgeschaltet. Wenn nach dem
Ablaufen des Zeitrelais 1 aufgrund des noch vorhandenen und nicht verbrannten Festbrennstoffes
die
Rauchgastemperatur über dem vorgegebenen Wert TR ist, dann wird erst nach der restlosen
Verbrennung des Festbrennstoffes auf Dauerölbetrieb bzw. D.uergasbetrieb umgeschaltet,
d. h., wenn die Rauchgastemperatur unter den vorgegebenen Wert TR absinkt (Punkt
E in Fig. 2).
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Die Umschaltung auf Dauerölbetrieb bzw. Dauergasbetrieb läuft in der
folgenden Weise ab: Wenn nach dem Umschalten des Zeitwechslers t1 (Zeitschließer
ZS1 geschlossen) die Rauchgastemperatur über dem vorgegebenen Wert TR liegt, hat
das zunächst auf den Brenner B keinen Einfluß, da bei offenen Rauchgasthermostaten
4» 2 kein Impuls vom Wischrelais T3, t3 abgegeben wird und damit über die geöffneteaSchaltkontakte
t2 kein Strom fließt, denn das Schaltrelais T2 ist durch Öffnen des Zeitöffners
Z02 bereits abgefallen.
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Erst wenn die Rauchgastemperatur unter den vorgegebenen Wert TR abfällt,
wird vom Wischrelais T3, t3 ein Impuls abgegeben. Dieser Wischimpuls hält über die
geschlossenen Schaltkontakte t2 das Zeitrelais T2 an Spannung.
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Wenn dieses nach Umschaltung des Zeitwechslers t1 (im Beispiel nach
5 Minuten) abgelaufen ist und der Wahlschalter s2 geschlossen ist, bleibt der Brenner
B trotz Öffnen des Zeitöffners Z01 an Spannung, da sich das Zeitrelais T2 über die
Schaltkontakte t2 und den Zeitschließer ZS1 und den Wahlschalter s2 weiterhin geschlossen
hält.
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Damit wird der Kessel nach Verbrennen des Festbrennstoffes und Absinken
der Rauchgastemperatur unter den vorgegebenen Wert TR auf Daueröl-bzw. Dauergasbetrieb
umgeschaltet.
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Wenn zum Nachfüllen von Festbrennstoff die Feuerraumtür 14 geöffnet
wird (Punkt F in Fig. 2), öffnet sich der Endschalter
s4, so daß
der Brenner B sofort ausgeschaltet wird. Durch das Öffnen der Feuerraumtür 14 fallen
die beiden Zeitrelais T1,E2 in ihre Ruhelage zurück. Durch das Schließen der Feuerraumtür
14 und bei einer Rauchgastemperatur unter dem vorgegebenen Wert TR (Rauchgasthermos.tat
4 2 geschlossen) gibt das Wischrelais T3,t3 einen Wischimpuls zum Start eines ersten
Zundversuches für den nachgefüllten Festbrennstoff ab.
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An der Klemme 2 des Stellmotors M zum Öffnen und Schließen der Luftklappe
24 liegt ständig Spannung, so daß der Stellmotor M die Luftklappe 24 öffnet. Wenn
auch an der Klemme 3 des'Stel-lmotors M Spannung anliegt, öffnet dieser die.Luftklappe
24. Wenn der Brenner B in Betrieb ist, liegt Spannung sowohl an Klemme 2 als auch
an Klemme 3, so daß der Stellmotor M die Luftklappe 24 schließt. Während des Betriebes
mit Festbrennstoff ist der Brenner B abgeschaltet, so daß die Iiuftklappe 2 õeDtfnet
ist. Wenn der Brenner B, wie bereits erwähnt, nach dem Umschalten auf Dauerbetrieb
mit Öl bzw. mit Gas durch den Regelthermostaten Q 3 abgeschaltet wird, weil die
gewünschte Kesseltemperatur TK erreicht ist, bleibt die Luftklappe 24 geschlossen,
um ein Auskühlen des Kessels zu verhindern.
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Der Umschalter s3 dient dazu, die Vorrichtung auf nur Ölbetrieb bzw.
nur Gasbetrieb umzuschalten, beispielsweise dann, wenn kein Festbrennstoff vorhanden
ist. Da dieser Umschalter s3 in Reihe mit dem Hauptschalter sl und einem Relais
k3 geschaltet ist, das über einen Kontakt'k31 die Zeitrelais T1,T2 und das Wischrelais
T3 abschaltet, über einen Kontakt k32 den Brenner B und den StellmotorM an Spannung
legt und'mit einem Kontakt k33 eine Rückspannung in die Zeitrelais verhindert,finden
keine Zündversuche statt, wenn dieser Umschalter s3 geschlossen ist.
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Bei geschlossenem Umschalter s3 wird ein Riegel 30 geschlossen, der
die Feuerraumtür 14 in der geschlossenen Stellung sichert, damit kein Festbrennstoff
nachgelegt werden kann.
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