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Die Erfindung bezieht sich auf einen Ofen zum Verbrennen von, vorzugsweise festen, Brennstoffen, mit einer in einem Brennraum angeordneten Brennstoffauflage und einem oberhalb der Brennstoffauflage angeordneten, von Wasser durchströmten Wärmetauscher, einem Im oberen Bereich des Brennraumes angeordneten Verbrennungsgasauslass sowie gegebenenfalls einem Vorratsbehälter für den Brennstoff.
Bekannte derartige Kachelöfen weisen einen relativ grossen Brennraum mit oder ohne Rost auf in dem das Brennmaterial aufgeschichtet und verbrannt wird. Die Rauchgase erwärmen dabei eine feuerfeste Auskleidung, die auch die Wärme speichert und gleichmässig über die Aussenwände des Kachelofens In den Aufstellungsraum abstrahlt.
Aus der CH 153 744 A ist ein Kachelofen mit eingebautem Warmwassererzeuger bekanntgeworden, welcher aus einer in das Ofengehäuse eingebauten vertikalen Platte und zwei an der Rückseite dieser Platte angeordneten Wasserkammern sowie gebogenen, mit ihren Enden mit den Wasserkammern verbundenen Rohren gebildet ist. Der zur Aufnahme des aus den Rohren, der Platte und den Wasserkammern dienende Raum des Ofens Ist nach unten durch einen Rost abgeschlossen, auf dem das Brenngut verheizt wird.
Dieser bekannte Ofen gestattet zwar eine Warmwasserzeugung und eine Wärmespeicherung. die Verbrennung des Brennstoffes erfolgt aber nur auf einem gewöhnlichen Rost ohne besondere Massnahmen zur Reduktion der Verbrennungsgase bzw. zu einer besseren Umsetzung der erzeugten Wärme. was einen hohen Schadstoffausstoss und einen geringen Wärmewirkungsgrad zur Folge hat.
Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass es bei den herkömmlichen Kachelöfen dieser Art häufig zu einer unvollkommenen Verbrennung und damit zu einem hohen Schadstoffausstoss kommt. Ausserdem wird die Speicherwärme abgegeben, auch wenn die gewünschte Raumtemperatur erreicht ist.
Ziel der Erfindung ist es, einen Ofen der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich zur Beheizung einer grösseren Anzahl von Räumen eignet. Weiteres Ziel ist es, eine möglichst vollständige Verbrennung des Brenngutes zu erreichen, um den Wirkungsgrad des Ofens zu steigern und die schädlichen Rauchgase während der Aufheizzeit zu reduzieren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Brennstoffzufuhr und die Zuluftmenge effektiv regeln zu können.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass Im Bereich der Brennstoffauflage ein Brenner mit einer Zuführeinrichtung von Primärluft angeordnet ist, dass der Wärmetauscher mindestens eine durchgehende, Im wesentlichen vertikal verlaufende Öffnung aufweist, an welche an Ihrem unteren Ende ein sich nach unten hin konisch öffnender, vorzugsweise kegelstumpfförmiger, Strömungsleitmantel anschliesst, wobei im Brenner entstehende Verbrennungsgase durch den Strömungsleitmantel und die Öffnung nach oben strömen, dar eine zur Oberseite des Wärmetauschers höhenversetzte, vorzugsweise aus Stahl gebildete, sich im wesentlichen horizontal erstreckende Metallplatte vorgesehen ist, die die aus der im wesentlichen vertikalen Öffnung austretenden Verbrennungsgase zum Verbrennungsgasauslass umlenkt,
und dass gegebenenfalls eine Fördereinrichtung zum Elnbnngen von Brennstoff In den Brennraum vorgesehen
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Auf diese Weise kann eine sehr wirkungsvolle Verbrennung des Brennstoffes vorgenommen werden, da einerseits eine eigene Zuführeinrichtung für Primärluft vorgesehen ist und die bei der Verbrennung entstehenden Gase durch die Umlenkplatte Ihre Wärme besser an den Wärmespeicher abgeben können.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die vertikale Öffnung des Wärmetauschers achsial zum Brenner angeordnet ist und um diese Öffnung konzentrisch verlaufende Öffnungen im Wärmetauscher vorgesehen sind, durch welche die an der Metallplatte Im Wärmetauscher umgelenkten Verbrennungsgase nach unten strömen und nach dem Austreten aus dem Wärmetauscher und dem Auftreffen an der Aussenseite des Strömungsieltmantels zwischen der Innenwand des Brennraumes und der Aussenseite des Wärmetauschers wieder nach oben zum Verbrennungsgasauslass strömen
Durch diese Massnahmen kann eine sehr gleichmässige Abgabe des Wärmeinhalts der Verbrennungsgase erzielt werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Brenner aus einem doppelwandigen Topf gebildet ist, In den die als Förderschnecke ausgebildete Fördereinrichtung hineinragt, wobei das Innere des mit Ausströmöffnungen versehenen Doppelmantel des Topfes mit einer Luftzuführleitung für die Primärluft verbunden 1St.
Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass dem Im Inneren des Topfes befindlichen Brennmaterial die Primärluft zum Verbrennen In sehr effizienter Weise zugeführt wird.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Förderschnecke einen Im Eintragsbereich des Vorratsbehälters an ihrem äusseren Umfang mit Fräszähnen versehenen Schneckensteg aufweist.
Dadurch kann eine automatische Zufuhr des Brennstoffes vorgenommen werden, wobei die geförderte Menge sehr genau geergelt werden kann Weiters wird ein sicherer Einzug des zu transportierenden festen Brennstoffes in die Förderschnecke sichergestellt. wobei es auch zu einer Zerkleinerung der Brennstofftelle
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durch die Fräszähne kommt, wodurch der Transport erleichtert und die Verbrennung des Brennstoffes aufgrund der im Verhältnis zu dessen Volumen vergrösserten Oberfläche verbessert wird.
In weiterer Ausbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen Brenner und Wärmetauscher ein mit der Luftzuführleitung In Verbindung stehender und den Brenner mit Sekundärluft versorgender
Doppelmantel eines Rohrkörpers mit Austrittsöffnungen vorgesehen ist, welcher zumindest teilweise im Inneren des Strömungsleitmantels angeordnet ist.
Auf diese Weise wird ein fast vollständiges Verbrennen der Rauchgase durch die Zufuhr von Sekundärluft sichergestellt. Damit wird eine noch weitgehendere Verminderung der Schadstoffe ermöglicht, da zusätz.'cher Sauerstoff zu den noch nicht vollständig verbrannten Verbrennungsgasen gelangen kann.
Weiters kann über die kombinierte Steuerung von Primär- und Sekundärluft die Leistung des Ofens auch bei unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt des Brennstoffes konstant gehalten werden.
Weiters kann vorgesehen sein, dass der Vorratsbehälter im Anschluss an den Brennraum und oberhalb der Förderschnecke angeordnet ist.
Auf diese Weise ergibt sich eine sehr kompakte Bauweise sowie nur kurze Transportwege für den Transport des Brennmaterials.
Dabei kann weiters vorgesehen sein, dass im Vorratsbehälter im Einzugsbereich der Förderschnecke eine Schubplatte vorgesehen ist. die im wesentlichen quer zur Achse der Förderschnecke bewegbar ist.
Durch eine solche Schubplatte wird der zu verbrennende Brennstoff zur Förderschnecke gedrückt, die eine Weiterbeförderung des Brennstoffes durchführt.
Nach einer anderen Vanante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass über der Metallplatte ein aufklapp- oder abnehmbarer Deckel aus einem wärmeisolierenden Material wie Keramik oder aus mit einer Isolierung versehenem Stahlblech den Brennraum begrenzt.
Durch Aufklappen des Deckels kann eine verstärkte Wärmeabgabe Im Aufstellungsraum erreicht oder aber auch ein Kochbetneb aufder darunterliegenden Metallplatte ermöglicht werden.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen :
Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemässen Ofen
Fig. 2 schematisch die Halterung der Stahiplatte und des Deckels,
Fig. 3 eine Stirnansicht der Förderschnecke und
Fig. 4 eine vergrösserte Darstellung des Brenners.
Der Ofen 1 weist ein mit feuerfestem Matenal ausgekleidetes Gestell 2 auf. das einen Brennraum 3 umschliesst.
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dem der Doppelmantel 5. insbesondere dessen Innenmantel mit Austrittsöffnungen versehen ist. aus denen Primärluft in das Innere des Toofes 4, in dem sich der Brennstoffbefindet, austreten kann.
Dieser Doppelmantel 5 ist über eine Luftzuführleitung 6 mit vom Ventilator 7 geförderter Luft versorgbar. Dabei ist der Ventilator 7 unterhalb des Vorratsbehälters 8 angeordnet.
Der durch den Topf 4 gebildete Brenner ist, von einer Förderschnecke 9 durchsetzt, die über ein seitlich des Vorratsbehälters 8 angeordnetes Getriebe 10 von einem unterhalb des Vorratsbehälters 8 angeordneten Motor 11 angetrieben 1St.
Die Förderschnecke 9 weist einen Schneckensteg 12 auf. der zumindest an deren Einzugsbereich Im Vorratsbehälter 8 mit Fräszähnen 29 versehen ist. die für eine Zerkleinerung des festen stückigen Brennstoffes, wie z. B. Hackschnitzel oder Pellets, dienen. um deren Einzug zu erleichtern. Weiters weist die Förderschnecke 9 eine Stauscheibe 39 auf, die Im Inneren des Topfes 4 in dessen vom antnebseltigen Ende der Förderschnecke 9 abgekehrten Endbereich angeordnet ist. Weiters ist die Förderschnecke 9 mit einem Im wesentlichen Im Zentrum des Topfes 4 gelegenen Rückzapfen 37 versehen, der zur Auflockerung des Brennmaterials dient und dieses nach oben schiebt.
Im Einzugsbereich der Förderschnecke 9 ist eine Schubelnnchtung Im unteren Bereich des mit einem Deckel versehenen Vorratsbehälters 8 angeordnet. Diese Schubelnnchtung ist durch eine Schubpiatte 14 gebildet, die über das Getnebe 10 In eine Schwenkbewegung versetzbar ist und den stückigen Brennstoff zum Nachrutschen bringt, so dass dessen Stücke In den Bereich der Förderschnecke 9 gelangen und von dieser gegebenenfalls nach einer Zerkleinerung, mitgenommen und zum Topf 4 gefördert werden.
Oberhalb des durch den Topf 4 gebildeten Brenners ist ein durch einen Doppelmantel 15 gebildeter Rohrkörper 16 angeordnet, der mit Austrittsöffnungen für Sekundärluft versehen ist. Dabei ist der Doppelm- antel 15 mit der Luftzuführleitung 6 verbunden.
Oberhalb des Brenners und des Rohrkörpers 16 ist ein Wärmetauscher 17 angeordnet, der von Wasser durchströmt ist, das von den heissen Rauchgasen erwärmt wird und als Brauchwasser oder aber als Heizwasser für eine nicht dargestellte Heizungsanlage verwendet werden kann.
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Nach dem Durchströmen der zentralen Öffnung 21 des Wärmetauschers 17 treffen die Rauchgase auf eine Metallplatte 18 auf und werden durch diese umgelenkt. Dadurch strömen die Rauchgase in weiteren durchgehenden Öffnungen 22 nach unten. Dort treffen sie auf einen Strömungsleitkegel 23, durch den sie wieder umgelenkt werden bevor sie über den Verbrennungsgasauslass 19 in einen abströmen. Dabei reicht die Aussenwand 24 des Wärmetauschers 17 bis zur Metallplatte 18, die den Ofen 1 nach oben zu abdeckt, sodass sich im Bereich des Wärmetauschers 17 zwischen dessen Oberseite und der Metallplatte 18 ein Umlenkraum 25 ausbildet. Dabei ist der zwischen der Aussenwaud 24 und der Innenwand des Brennraumes 3 verbleibende Raum im oberen Bereich des Wärmetasuchers 17 durch horizontale Wände 26 abgedeckt.
Diese Metallplatte 18, die eine relativ gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist von einem Deckel 20 aus einem wärmeisolierenden Material, wie Keramik, oder einer mit einer Isolierung versehenen Stahiplatte, abdeckbar. Dabei kann dieser Deckel 20 hochgeklappt oder abgehoben werden.
Durch diesen Deckel 20 ist es möglich im Bedarfsfall den Aufstellungsraum des Ofens 1 rasch über die Wärmeabstrahlung der erhitzen Metallplatte 18 zu erwärmen. Ausserdem kann bei abgenommenem Deckel 20 die Metallplatte 18 auch für Kochzwecke verwendet werden.
Beim Betrieb des Ofens 1 wird das stückige Brennmaterial mittels der Förderschnecke 9 In den den Brenner 4 bildenden Topf zugeführt und steigt in diesem hoch. Durch die Zufuhr von Luft zu diesem Brennmatenal über den Doppelmantel 5 des Topfes wird dessen Verbrennung weitgehend optimal gestaltet.
Die In den entstehenden Rauchgasen noch enthaltenen umverbrannten Kohlenwasserstoffe werden durch die Zufuhr von Sekundärluft über den doppelwandig ausgebildeten Rohrkörper 16 praktisch vollständig ausgebrannt, sodass sich insgesamt eine sehr saubere Verbrennung ergibt, bei der es nur zu einem sehr geringen Schadstoffausstoss kommt
Die heissen Rauchgase erwärmen im Wärmetauscher 17 das Wasser und werden dabei abgekühlt.
Weiters geben die Rauchgase Wärme auch an die Auskleidung des Gestelles 2 des Ofens 1 und an die Metallplatte 18 ab und treten mit relativ geringer Temperatur über den Verbrennungsgasauslass In einen Kamin ein, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt.
Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, ist die Innenseite des Vorratsbehälters 8 mit einer Isolierung 30 versehen, die eine Wärmeabstrahlung des Gestells 2 in das Innere des Vorratsbehälters 8 weitestgehend verhindert.
Zur Vermeidung einer Wärmeabstrahlung In den Aufstellraum des Ofens 1 ist die Aussenseite des Gestelles 2 mit einem Aussenmantel 31 aus wärmeisolierendem Matenal, wie z. B. keramischen Kacheln, versehen.
Die Metallplatte 18 ist auf einem in den Innenraum des Gestelles 2 vorspringenden umlaufenden Kragen 31, der einen nach oben abgewinkelten Rand aufweist gelagert, wobei in den Kragen 31 eine Asbestschnur 32 eingelegt ist, auf der die Metallplatte 18 aufliegt.
Der Deckel 20 ist an seiner Innenseite mit einer Isolierung 27 versehen, die eine Wärmeabstrahlung In den Aufstellungsraum des Ofens weitgehend vermeidet. Der Deckel 20 ist mittels Scharniere 28 an dem Gestell 2 schwenkbar gehalten.
Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, sind die am Umfang des Schneckensteges 12 der Förderschnecke 9 zumindest Im Bereich des Im Vorratsbehälter 8 befindlichen Einzugsbereiches- angeordneten Fräszähne 29 im wesentlichen sägezahnförmig ausgebildet, wobei die steile Flanke in Drehrichtung der Förderschnecke 9 die vorlaufende Kante eines jeden Fräszahnes 29 bildet.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Brenners im vergrösserten Massstab.
Dabei ist ein die Förderschnecke 9 umgebendes Gehäuse 32'mit zwei radial abstehenden konzentrisch angeordneten rohrartigen Ansätzen 33, 34 versehen. Zwischen diesen Ansäzten 33, 34 ist ein Brennerkopf 35 eingesteckt, der durch einen doppelmantelförmigen Ringzylinder gebildet ist, der sich nach oben zu erweitert. Dabei ist die Innenwand im sich erweiternden Bereich mit Bohrungen 36 versehen. Durch diese Bohrungen 36 kann in den Zwischenraum zwischen den konzentrischen Ansätzen 33,34 über eine in der Fig. 4 nicht dargestellte Leitung eingebrachte Sekundärluft in das Innere des Brennerkopfes austreten, um die Verbrennung des im Brennerkopf befindlichen Brennmaterials zu verbessern.
Dabei ist das Gehäuse 32'im vom Ansatz 34 umschossenen Bereich offen. Dabei läuft ein Rückzapfen 37, der mit der Welle 38 der Förderschnecke 9 drehfest verbunden ist, in diesem Bereich um und sorgt für ein Nachschieben des Brennmaterials.
Weiters ist im vom Vorratsbehälter 8 abgekehrten Bereich des Brenners eine Stauscheibe 39 mit der Welle 38 drehfest verbunden, die ein Weiterschieben des Brennmaterials verhindert und die mit einer Rippe 40 versehen ist, die gegenüber dem Rückzapfen 37 um ca. 180'verdreht angeordnet ist und ebenfalls zum Hochschieben des Brennmaterials dient.