AT505521B1 - DEVICE FOR BURNING SOLID FUEL ELEMENTS - Google Patents
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Description
österreichisches Patentamt AT 505 521 B1 2009-11-15Austrian Patent Office AT 505 521 B1 2009-11-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von Festbrennstoffenelementen, insbesondere von länglichen Brennstoffpresslingen mit rundem oder polygonalem Querschnitt mit wenigstens fünf Ecken, umfassend einen Brennraum, einen Vorratsraum zum Vorrätighalten einer Mehrzahl von Brennstoffelementen und eine Brennstoffzuführung zum automatischen Zuführen jeweils eines Brennstoffelements aus dem Vorratsraum in den Brennraum, wobei die Brennstoffzuführung eine Schleuse zum Erfassen und Transportieren eines einzigen Brennstoffelements unter gleichzeitigem Zurückhalten weiterer Brennstoffelemente umfasst, die bevorzugt von einer rotierbar antreibbaren Trommel gebildet ist, deren Mantel eine Ausnehmung zum Erfassen eines Brennstoffelements während der Rotation aufweist.Description: The invention relates to a device for burning solid fuel elements, in particular elongated fuel compacts having a round or polygonal cross section with at least five corners, comprising a combustion chamber, a reservoir for holding a plurality of fuel elements and a fuel supply for automatically feeding each of a fuel element the storage space into the combustion chamber, wherein the fuel supply comprises a lock for detecting and transporting a single fuel element while retaining other fuel elements, which is preferably formed by a rotatably drivable drum whose shell has a recess for detecting a fuel element during rotation.
[0002] Festbrennstoffelemente sind insbesondere in Form von Brennstoffpresslingen bekannt geworden. Als Brennmaterial findet in diesem Zusammenhang häufig Holz Verwendung. Holzbriketts beispielsweise werden aus trockenen, unbehandelten Flolzresten, wie beispielsweise Flobelspänen, unter hohem Druck und ohne Zusatz von Bindemitteln zu gleichmäßig großen und harten Briketts gepresst. Durch diese hohe Verdichtung beim Brikettieren nimmt das Naturprodukt Holz in etwa das Brennverhalten von Braunkohle an, allerdings mit dem Unterschied, dass die Holzbriketts im Vergleich zu den fossilen Brennstoffen einen geringeren Asche- und Schwefelgehalt aufweisen. Weiters zeichnen sich Holzbriketts durch einen niedrigen Wassergehalt von ca. 10 % aus, sodass sich ein relativ hoher Energiegehalt von 4,8 kWh je kg ergibt.Solid fuel elements have become known in particular in the form of fuel pellets. As fuel often finds wood use in this context. Wood briquettes, for example, are pressed from dry, untreated Flolzresten, such as Flobelspänen, under high pressure and without the addition of binders to uniformly large and hard briquettes. Due to this high compaction during briquetting, the natural product wood assumes roughly the burning behavior of lignite, but with the difference that the wood briquettes have a lower ash and sulfur content compared to fossil fuels. Furthermore, wood briquettes are characterized by a low water content of about 10%, resulting in a relatively high energy content of 4.8 kWh per kg.
[0003] Brennstoffpresslinge sind auch in Form von sogenannten Holzpellets bekannt geworden. Dabei handelt es sich um zu kleinen stäbchenförmigen Pellets gepresstes Brennmaterial aus Holz. Derartige Holzpellets werden in speziellen Pelletheizungen verfeuert. Holzpelletheizungen arbeiten mit unterschiedlichen Techniken der Beschickung: heute aktuell sind die Unterschubfeuerung, die Quereinschubfeuerung, der Einsatz eines Walzenrostsystems oder die speziell für die Pelletsverbrennung entwickelte Fallrohr- oder Pelletsfeuerung. Bei der Unterschubfeuerung werden die Pellets mittels einer Förderschnecke von unten in einen Brennteller gedrückt, verbrennen dort und die übrig bleibende Asche fällt über den Tellerrand in den darunter liegenden Aschebehälter. Die Quereinschubfeuerung funktioniert ähnlich wie die Unterschubfeuerung, nur dass der Brennstoff über eine Förderschnecke von der Seite auf den Brennteller geschoben wird. Beim Walzenrostsystem hingegen fallen die Pellets von oben auf mehrere sich langsam drehende Stahlscheiben mit geringem Zwischenraum. Ein Abstreifkamm reinigt je Umdrehung die Zwischenräume, sodass ebenfalls die Asche ungehindert nach unten durchfallen und Verbrennungsluft nach oben zugeführt werden kann. Bei der Fallschachtfeuerung rutschen die Pellets über eine Fallrinne in einen Brennertopf. Durch den Brennertopf ist der Verbrennungsbereich fix definiert.Fuel pellets have also become known in the form of so-called wood pellets. These are wood fuel pressed into small rod-shaped pellets. Such wood pellets are fired in special pellet heaters. Wood Pellet Heaters work with different feeding techniques: currently the underfeed firing, the cross insert firing, the use of a roller grate system or the downpipe or pellet firing specially developed for pellet burning. In the underfeed firing, the pellets are pressed by means of a screw conveyor from below into a burning plate, burn there and the remaining ash falls over the edge of the plate in the underlying ash container. The transverse insert firing works in a similar way to the underfeed firing, except that the fuel is pushed from the side onto the firing plate via a screw conveyor. In the case of the roller grate system, on the other hand, the pellets fall from above onto several slowly rotating steel discs with a small clearance. A scraper comb cleans the interspaces per revolution, so that the ashes can also fall through unhindered downwards and combustion air can be fed upwards. When the chute firing, the pellets slip over a gully in a burner pot. Through the burner pot combustion area is fixed.
[0004] Die Vorrätighaltung der Holzpellets erfolgt bei Großbrennern in Silos, bei Kleinbrennern in Säcken. Bei der Anlieferung der Holzpellets in kleineren Säcken kann der Pelletofen manuell befüllt werden und die Tank- und Förderanlagen erübrigen sich. Eine weitere Möglichkeit ist die Zustellung von vorgefüllten BigBags (große Säcke mit 1 bis 2 m3 Rauminhalt für bis zu zwei Tonnen Gewicht). Diese erfordern jedoch Aufhängesysteme und Hubtechnik.The Vorrätigaltung the wood pellets takes place in large burners in silos, small burners in bags. When delivering the wood pellets in smaller bags, the pellet stove can be filled manually and the tank and conveyor systems are unnecessary. Another possibility is the delivery of pre-filled BigBags (large sacks with 1 to 2 m3 volume for up to two tons of weight). However, these require suspension systems and lifting technology.
[0005] Als Alternative zu Holzpellets sind wie bereits eingangs erwähnt, größere Festbrennstoffe in Form von Briketts bekannt geworden, mit deren Verbrennen sich die vorliegende Erfindung befasst. Die vorliegende Erfindung befasst sich insbesondere mit der Verbrennung von länglichen Brennstoffpresslingen mit rundem oder polygonalem Querschnitt mit wenigstens fünf Ecken. Derartige meist zylindrische Brennstoffpresslinge können beispielsweise einen Durchmesser von ca. 80-90 mm und eine Länge von ca. 300 mm aufweisen, werden der Brenneinrichtung zumeist einzeln zugeführt, wobei ein weiterer Pressling erst nach dem Abbrennen des zuvor zugeführten Pressings zugeführt wird. Anders als bei Pelletheizungen gestaltet sich die Zuführung der Brennstoffpresslinge in diesem Fall somit wesentlich aufwändiger und es wäre auch hier vorteilhaft, die manuellen Zuführeinrichtungen durch entsprechend automatisierte Zuführeinrichtungen zu ersetzen. 1/12 österreichisches Patentamt AT 505 521 B1 2009-11-15 [0006] Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Verbrennen von Festbrennstoffelementen, insbesondere von länglichen Brennstoffpresslingen mit rundem oder polygonalem Querschnitt dahingehend zu verbessern, dass die Beschickung mit den Brennstoffpresslingen vereinfacht wird.As an alternative to wood pellets, as already mentioned, larger solid fuels in the form of briquettes become known, with their burning, the present invention is concerned. The present invention is particularly concerned with the combustion of elongated fuel pellets of round or polygonal cross-section having at least five corners. Such mostly cylindrical fuel compacts, for example, have a diameter of about 80-90 mm and a length of about 300 mm, the combustion device are usually supplied individually, with another compact is supplied only after burning of the previously supplied pressing. Unlike pellet heaters, the supply of fuel pellets in this case, thus significantly more complex and it would also be advantageous here to replace the manual feeders by appropriately automated feeders. The present invention therefore aims to improve a device of the type mentioned above for burning solid fuel elements, in particular elongated fuel compacts with a round or polygonal cross-section to the effect that the feed with the fuel pellets is simplified.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe zeichnet sich die Vorrichtung der eingangs genannten Art im Wesentlichen dadurch aus, dass eine Brennstoffzuführung zum automatischen Zuführen jeweils eines Brennstoffelements aus dem Vorratsraum in den Brennraum vorgesehen ist, wobei die Brennstoffzuführung eine Schleuse zum Erfassen und Transportieren eines einzigen Brennstoffelements unter gleichzeitigem Zurückhalten weiterer Brennstoffelemente umfasst, die bevorzugt von einer rotierbar antreibbaren Trommel gebildet ist, deren Mantel eine Ausnehmung zum Erfassen eines Brennstoffelements während der Rotation aufweist, eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung einer zwischen dem Vorratsraum und dem Brennraum angeordneten Einlassklappe, einer den Strömungsquerschnitt in einem in den Brennraum mündenden Verbrennungsluftkanal bestimmenden Verbrennungsluftklappe und/oder einer im Brennraum vorgesehenen Zündvorrichtung vorgesehen ist, die ein an der Zuführvorrichtung, insbesondere Trommel, festgelegtes und mit dieser gemeinsam bewegbares, insbesondere rotierbares, Steuerglied, insbesondere Steuerscheibe, mit Steueranschlägen aufweist.To solve this problem, the device of the type mentioned is characterized essentially by the fact that a fuel supply for automatically supplying a respective fuel element from the reservoir is provided in the combustion chamber, wherein the fuel supply a lock for detecting and transporting a single fuel element with simultaneous retention of further fuel elements, which is preferably formed by a rotatably drivable drum whose shell has a recess for detecting a fuel element during rotation, a control device for controlling the movement of an arranged between the reservoir and the combustion chamber inlet flap, one of the flow cross-section in a combustion air flap defining the combustion chamber and / or an ignition device provided in the combustion chamber is provided, which comprises a supply device, in particular a drum, f has set and with this jointly movable, in particular rotatable, control member, in particular control disk, with control stops.
[0008] Dadurch, dass eine automatische Brennstoffzuführung in den Ofen eingebaut ist, erübrigt sich das händische Nachlegen eines weiteren Brennstoffelements, sobald ein Brennstoffelement abgebrannt ist. Vielmehr wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung ein Brennstoffelement bei Bedarf automatisch aus dem Vorratsraum in den Brennraum transportiert, sodass die Handhabung wesentlich vereinfacht wird. Wesentlich ist im Rahmen der Erfindung hierbei, dass jeweils in kontrollierter Weise nur ein einziges Brennstoffelement automatisch vom Vorratsraum in den Brennraum transportiert wird.Characterized in that an automatic fuel supply is installed in the oven, the manual refilling of another fuel element is unnecessary as soon as a fuel element is burned. Rather, a fuel element is automatically transported from the storage space into the combustion chamber by the inventive design, so that the handling is much easier. It is essential in the context of the invention here that in a controlled manner only a single fuel element is automatically transported from the storage room into the combustion chamber.
[0009] In diesem Zusammenhang ist die Ausbildung derart getroffen, dass die Brennstoffzuführung eine Schleuse zum Erfassen und Transportieren eines einzigen Brennstoffelements unter gleichzeitigem Zurückhalten weiterer Brennstoffelemente umfasst. Eine derartige Schleuse stellt zum einen eine wirksame Abdichtung des Brennraums gegenüber dem Vorratsraum sicher und zum anderen eine zuverlässige Zuführung eines einzelnen Brennstoffelements, wobei gleichzeitig verhindert wird, dass weitere Brennstoffelemente, die im Vorratsraum vorrätig gehalten werden, unbeabsichtigt in den Brennraum gelangen.In this context, the design is such that the fuel supply comprises a lock for detecting and transporting a single fuel element while retaining further fuel elements. Such a lock ensures on the one hand an effective sealing of the combustion chamber with respect to the storage space and on the other hand a reliable supply of a single fuel element, while preventing that further fuel elements that are held in stock in the storage room, inadvertently reach the combustion chamber.
[0010] Die Schleuse kann hierbei von einer rotierbar antreibbaren Trommel gebildet sein, deren Mantel eine Ausnehmung zum Erfassen eines Berennstoffelements während der Rotation aufweist. Die im Mantel der Trommel ausgebildete Ausnehmung kann hierbei an den Querschnitt der zuzuführenden Brennstoffelemente angepasst sein, sodass tatsächlich mit Sicherheit nur ein einziges Brennstoffelement jeweils zugeführt wird, wobei die Brennstoffzuführung eine Schleuse zum Erfassen und Transportieren eines einzigen Brennstoffelements unter gleichzeitigem Zurückhalten weiterer Brennstoffelemente umfasst, die bevorzugt von einer rotierbar antreibbaren Trommel gebildet ist, deren Mantel eine Ausnehmung zum Erfassen eines Brennstoffelements während der Rotation aufweist, wobei eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung einer zwischen dem Vorratsraum und dem Brennraum angeordneten Einlassklappe, einer den Strömungsquerschnitt in einem in den Brennraum mündenden Verbrennungsluftkanal bestimmenden Verbrennungsluftklappe und/oder einer im Brennraum vorgesehenen Zündvorrichtung vorgesehen ist, die ein an der Zuführvorrichtung, insbesondere Trommel, festgelegtes und mit dieser gemeinsam bewegbares, insbesondere rotierbares, Steuerglied, insbesondere Steuerscheibe, mit Steueranschlägen aufweist.The lock can in this case be formed by a rotatably drivable drum whose shell has a recess for detecting a fuel element during rotation. The recess formed in the shell of the drum can here be adapted to the cross section of the fuel elements to be fed, so that in fact certainly only a single fuel element is supplied, wherein the fuel supply includes a lock for detecting and transporting a single fuel element while retaining other fuel elements, the is preferably formed by a rotatably drivable drum whose shell has a recess for detecting a fuel element during rotation, wherein a control device for controlling the movement of an arranged between the reservoir and the combustion chamber inlet flap, one of the flow cross-section in a combustion chamber opening into the combustion chamber combustion channel Combustion air damper and / or provided in the combustion chamber ignition device is provided, the one on the supply device, in particular drum, fixed and with this g emeinsam movable, in particular rotatable, control member, in particular control disk, having control stops.
[0011] Um die Zuführung eines Brennstoffelements von dem Vorratsraum in den Brennraum zu erleichtern, ist gemäß einer Verbrennungsluftklappe schwenkbar gelagert sein und einen Betätigungsarm zum Verschwenken der Verbrennungsluftklappe tragen, sodass durch Betätigung des Hebels der Strömungsquerschnitt des Verbrennungsluftkanals in einfacher Art und Weise eingestellt werden kann.In order to facilitate the supply of a fuel element from the storage space into the combustion chamber is pivotally mounted according to a combustion air damper and carry an actuating arm for pivoting the combustion air damper, so that the flow cross-section of the combustion air duct can be adjusted in a simple manner by operating the lever ,
[0012] Damit nun nicht nur die Zuführung der Brennstoffelemente sondern in der Folge auch 2/12 österreichisches Patentamt AT 505 521 B1 2009-11-15 die Regelung der Verbrennungsluftmenge sowie die Betätigung der Zündvorrichtung automatisiert vonstatten gehen kann, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung eine Steuervorrichtung zum Steuern der Bewegung der Einlassklappe, der Verbrennungsluftklappe und/oder der Zündvorrichtung vorgesehen. Dabei kann die Steuervorrichtung eine an der Trommel festgelegte und mit dieser gemeinsam rotierbare Steuerscheibe mit Steueranschlagen aufweisen, die während der Rotation mit dem Betätigungsarm für die Einlassklappe, dem Schwenkhebel der Zündvorrichtung und/oder dem Betätigungsarm der Verbrennungsluftklappe in Wirkverbindung bringbar sind. Bei einer derartigen Ausbildung erfolgt während der Rotation der Trommel, d.h. während der Zuführung eines Brennstoffelements in den Brennraum in einer definierten Abfolge eine Betätigung der Einlassklappe, der Zündvorrichtung bzw. der Verbrennungsluftklappe, sodass die Zuführbewegung direkt mit der Steuerung der Einlassklappe, der Zündvorrichtung bzw. der Verbrennungsluftklappe gekoppelt ist. Durch geeignete Anordnung der einzelnen Steueranschläge bzw. Steuernocken kann der Zeitpunkt der Betätigung der einzelnen Klappen bzw. der Zündvorrichtung in einer definierten Reihenfolge in einfacher Art und Weise festgelegt werden und auf die durch die Rotation der Trommel ebenfalls kontrollierte Zuführung des Brennstoffelements abgestimmt werden.Thus, not only the supply of the fuel elements but in the consequence also the control of the amount of combustion air and the actuation of the ignition device can automatically take place, according to a preferred embodiment of a Control device for controlling the movement of the inlet flap, the combustion air damper and / or the ignition device provided. In this case, the control device may have a fixed to the drum and rotatable together with this control disk with Steueranschlagen, which are brought into operative connection during rotation with the actuating arm for the inlet flap, the pivot lever of the ignition device and / or the actuating arm of the combustion air damper. With such a design, during rotation of the drum, i. during delivery of a fuel element into the combustion chamber in a defined sequence actuation of the inlet flap, the igniter or the combustion air damper, so that the supply movement is directly coupled to the control of the inlet flap, the igniter or the combustion air damper. By suitable arrangement of the individual control stops or control cam, the time of actuation of the individual flaps or the ignition device can be defined in a defined order in a simple manner and be tuned to the controlled by the rotation of the drum feeding the fuel element.
[0013] Bevorzugt trägt die Steuerscheibe zwei Steueranschläge, wobei der eine Steueranschlag mit dem Betätigungsarm für die Einlassklappe und der andere Steueranschlag mit dem Schwenkhebel der Zündvorrichtung und dem Betätigungsarm der Verbrennungsluftklappe in Wirkverbindung bringbar ist, sodass mit einer Anzahl von lediglich zwei Steueranschlägen bzw. Steuernocken alle Funktionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Gang gesetzt werden können.Preferably, the control disk carries two control stops, wherein a control stop with the actuating arm for the inlet flap and the other control stop can be brought into operative connection with the pivot lever of the ignition device and the actuating arm of the combustion air flap, so that with a number of only two control stops or control cam All functions of the device according to the invention can be set in motion.
[0014] Bevorzugt trägt die Steuerscheibe Markierungen, die von Sensoren erfassbar sind. Durch die Sensoren kann die aktuelle Drehlage der Steuerscheibe und damit der Trommel festgestellt werden, sodass eine Funktionsüberprüfung bzw. eine Vermeidung von Fehlfunktionen erreichbar ist. In diesem Zusammenhang können gemäß einer bevorzugten Ausbildung die Markierungen von Vorsprüngen gebildet sein, die von induktiven Sensoren erfassbar sind. Eine derartige Ausbildung ist als besonders ausfallssicher und zuverlässig zu bezeichnen.Preferably, the control disk carries markings that can be detected by sensors. Through the sensors, the current rotational position of the control disk and thus the drum can be determined, so that a function check or avoid malfunction is achievable. In this connection, according to a preferred embodiment, the markings can be formed by projections which can be detected by inductive sensors. Such a design is to be described as particularly fail-safe and reliable.
[0015] Um nun den Zuführvorgang in vollautomatischer Weise auslösen zu können, ist mit Vorteil eine Steuerschaltung vorgesehen, die mit dem Antrieb der Zuführeinrichtung verbunden ist. Die Steuerschaltung ist hierbei in der Lage, in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern die Zuführung eines Brennstoffelements in Gang zu setzen, wenn verschiedene Rahmenbedingungen erfüllt sind. Gemäß einer bevorzugten Ausbildung kann die Steuerschaltung hierbei beispielsweise mit den oben beschriebenen Sensoren verbunden sein, sodass die Zuführeinrichtung in Abhängigkeit der Sensorsignale antreibbar ist. Die Steuerung kann hierbei beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die Zuführeinrichtung lediglich dann angetrieben wird, wenn die Sensoren eine vorgegebene Startposition der Zuführeinrichtung detektieren. Sollte die vorgegebene Startposition nicht gegeben sein, wird durch die Steuerschaltung die Zuführeinrichtung erst in die Startposition versetzt bzw. sollte auch dies nicht möglich sein, eine Fehlermeldung ausgegeben. Während des Betriebs der Zuführeinrichtung, d.h. während der Rotation der Trommel wird durch die Sensoren die ordnungsgemäße Funktion überprüft und der Betrieb unterbrochen bzw. eine Fehlermeldung ausgegeben, wenn unvorhergesehene Ereignisse ein-treten.In order to trigger the delivery process in a fully automatic manner, a control circuit is advantageously provided, which is connected to the drive of the feeder. In this case, the control circuit is able to initiate the supply of a fuel element in response to various parameters, if different conditions are met. According to a preferred embodiment, the control circuit may in this case be connected, for example, to the sensors described above, so that the supply device can be driven as a function of the sensor signals. In this case, the control can be designed, for example, such that the feed device is only driven when the sensors detect a predetermined starting position of the feed device. If the predetermined starting position is not given, the control circuit, the feeder is first placed in the start position or should this not be possible, issued an error message. During operation of the feeder, i. As the drum rotates, the sensors check proper operation and stop operation, or issue an error message when unforeseen events occur.
[0016] Bevorzugt ist zusätzlich ein Brennraumtemperaturfühler vorgesehen, der mit der Steuerschaltung verbunden ist. Über diesen Brennraumtemperaturfühler kann das Ende des Abbrandes eines Brennstoffelements erkannt werden und die Verbrennungsluftklappe geschlossen werden, worauf das abgebrannte Brennstoffelement einige Zeit lang weiterglühen kann.Preferably, a combustion chamber temperature sensor is additionally provided, which is connected to the control circuit. About this combustion chamber temperature sensor, the end of the combustion of a fuel element can be detected and the combustion air damper are closed, after which the spent fuel element can continue to glow for some time.
[0017] Weiters kann gemäß einer bevorzugten Ausbildung ein Raumtemperaturfühler vorgesehen sein, der mit der Steuerschaltung verbunden ist. Der Raumtemperaturfühler misst die aktuelle Temperatur in dem zu beheizenden Raum, wobei nach Unterschreiten einer eingestellten Sollraumtemperatur ein weiterer Brenndurchgang gestartet wird, d.h. ein weiteres Brennstoffelement in den Brennraum zugeführt wird, sobald das zuvor zugeführte Brennstoffelement 3/12 österreichisches Patentamt AT 505 521 B1 2009-11-15 abgebrannt ist.Furthermore, according to a preferred embodiment, a room temperature sensor may be provided, which is connected to the control circuit. The room temperature sensor measures the current temperature in the room to be heated, wherein after falling below a set target room temperature another firing pass is started, i. E. a further fuel element is supplied into the combustion chamber as soon as the previously supplied fuel element has been burned off.
[0018] Weiters kann bevorzugt ein Luftmassensensor zum Messen des Luftmassenflusses durch den Verbrennungsluftkanal vorgesehen sein, der mit der Steuerschaltung verbunden ist. In Abhängigkeit von den Messwerten des Luftmassensensors kann die Stellung der Verbrennungsluftklappe geregelt werden, wobei die gewünschte Verbrennungsleistung eingestellt werden kann.Furthermore, an air mass sensor for measuring the air mass flow through the combustion air duct may be provided, which is connected to the control circuit. Depending on the measured values of the air mass sensor, the position of the combustion air flap can be regulated, wherein the desired combustion power can be set.
[0019] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine Vorderansicht eines Ofens zum Verbrennen von Festbrennstoffelementen, Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie ll-ll der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie lll-lll der Fig. 1, Fig. 4a bis 4g eine Darstellung der Zuführvorgangs, Fig. 5a und 5b eine Detailansicht der Einlassklappensteuerung, Fig. 6a und 6b eine Detailansicht der Zündelementensteuerung und Fig. 7a und 7b eine Detailansicht der Luftklappensteuerung.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawing. 1 shows a front view of a furnace for burning solid fuel elements, FIG. 2 shows a section according to the line II-II of FIG. 1, FIG. 3 shows a section according to the line III-III of FIG. 1, FIG. 4a FIGS. 5a and 5b show a detail view of the inlet flap control, FIGS. 6a and 6b show a detailed view of the ignition element control, and FIGS. 7a and 7b show a detailed view of the air flap control.
[0020] In Fig. 1 ist mit 1 ein Ofen bezeichnet, der einen Brennraum und einen in Fig. 2 ersichtlichen Vorratsraum 3 aufweist. Weiters ist ein Rost 4 vorgesehen, auf dem ein schematisch mit 5 angedeutetes Festbrennstoffelement aufliegt. Wie insbesondere aus der Querschnittsansicht gemäß Fig. 2 ersichtlich ist, ist zwischen dem Vorratsraum 3 und dem Brennraum 2 eine Zuführvorrichtung 6 in Form einer Schleuse angeordnet, wobei die Zuführvorrichtung eine zu Rotation um die Achse 7 antreibbare Trommel 8 aufweist. Die Funktionsweise der Brennstoffzuführung wird anhand der Fig. 4 in der Folge noch näher erläutert werden.In Fig. 1, 1 denotes a furnace having a combustion chamber and a supply chamber 3 shown in Fig. 2. Furthermore, a grate 4 is provided on which rests a schematically indicated with 5 solid fuel element. As can be seen in particular from the cross-sectional view according to FIG. 2, a feed device 6 in the form of a lock is arranged between the storage space 3 and the combustion space 2, the feed device having a drum 8 which can be driven to rotate about the axis 7. The operation of the fuel supply will be explained in more detail with reference to FIG. 4 in the sequence.
[0021] In Fig. 2 ist weiters ein in den Brennraum 2 mündender Verbrennungsluftkanal 9 vorgesehen, wobei ein Luftmassensensor 10 die Menge der durch den Verbrennungsluftkanal 9 strömenden Luft misst. Den Strömungsquerschnitt des Verbrennungsluftkanals 9 bestimmt eine Verbrennungsluftklappe 11, welche um eine Achse 12 schwenkbar gelagert ist und einen Betätigungshebel 13 aufweist. Der Betätigungshebel 13 wirkt mit einem Steueranschlag 14 auf einer Steuerscheibe 15 zusammen, sodass die Steuerung in einer Weise erfolgen kann, wie dies in der Folge anhand der Detaildarstellung in Fig. 7 erläutert werden wird.2, a combustion air duct 9 opening into the combustion chamber 2 is further provided, wherein an air mass sensor 10 measures the amount of air flowing through the combustion air duct 9. The flow cross-section of the combustion air duct 9 determines a combustion air flap 11, which is pivotally mounted about an axis 12 and has an actuating lever 13. The actuating lever 13 cooperates with a control stop 14 on a control disk 15, so that the control can take place in a manner as will be explained in the following with reference to the detailed illustration in FIG. 7.
[0022] Unterhalb des Rostes 4 ist eine Zündvorrichtung 16 schwenkbar angeordnet, wobei die Schwenkachse wiederum mit 12 bezeichnet und mit der Schwenkachse für die Verschwenkung der Verbrennungsluftklappe 11 zusammenfällt. Zur Verschwenkung der Zündvorrichtung 16 ist wiederum ein Betätigungshebel 17 vorgesehen, der ebenfalls mit dem Steueranschlag 14 zusammenwirkt.Below the grate 4, an ignition device 16 is pivotally mounted, wherein the pivot axis is again denoted by 12 and coincides with the pivot axis for the pivoting of the combustion air flap 11. For pivoting the ignition device 16, in turn, an actuating lever 17 is provided, which also cooperates with the control stop 14.
[0023] In Fig. 2 ist weiters eine Einlassklappe 18 ersichtlich, die den Brennraum 2 von dem Vorratsraum 3 trennt und die um eine Achse 19 schwenkbar angeordnet ist. Zur Betätigung der Einlassklappe ist ein Betätigungsarm 20 angeordnet, der mit einem Steueranschlag 21 der Steuerscheibe 15 in Wirkverbindung bringbar ist, wie dies anhand der Fig. 5 noch näher erläutert werden wird.In Fig. 2 is further an inlet flap 18 can be seen, which separates the combustion chamber 2 from the storage space 3 and which is arranged pivotably about an axis 19. For actuating the inlet flap, an actuating arm 20 is arranged, which can be brought into operative connection with a control stop 21 of the control disk 15, as will be explained in more detail with reference to FIG. 5.
[0024] In Fig. 3 wurden für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen beibehalten und es ist ergänzend ein Motor 22 ersichtlich, der die Trommel 8 und die mit der Trommel 8 drehfest verbundene Steuerscheibe 15 zu Rotation um die Achse 7 antreibt. Der Motor 22 ist genauso wie der Luftmassensensor 10, ein nicht näher dargestellter Brennraumsensor sowie ein Raumtemperatursensor mit einer Steuerschaltung verbunden, welche den Antriebsmotor 22 steuert.In Fig. 3, the same reference numerals have been retained for the same parts and it is additionally a motor 22 can be seen, which drives the drum 8 and the drum 8 rotatably connected control disk 15 to rotate about the axis 7. The engine 22 is just like the air mass sensor 10, a combustion chamber sensor, not shown, and a room temperature sensor connected to a control circuit which controls the drive motor 22.
[0025] In den Fig. 4a bis 4g ist nun der Ablauf der Zuführung eines Brennstoffelements 5 vom Vorratsraum 3 in den Brennraum 2 schematisch dargestellt. In Fig. 4a befindet sich das zuzuführende Brennstoffelement 5 noch vollständig in dem Vorratsraum 3. Dabei wird das Brennstoffelement 5 von dem Mantel der Trommel 8 aufgehalten, sodass es zunächst in seiner ursprünglichen Position in dem Vorratsraum 3 verbleibt. Nach einer Rotation der Trommel 8 entsprechend dem Pfeil 23 über einen ersten Winkel gelangt das Brennstoffelement 5 nun in den Bereich der Ausnehmung 24 im Mantel der Trommel 8, wobei ersichtlich ist, dass im hier gezeigten Ausführungsbeispiel der Trommelmantel sich lediglich über einen Umfang eines Dreiviertelkreises erstreckt, sodass die Ausnehmung 24 sich über den Umfang eines Viertelkreises 4/12 österreichisches Patentamt AT 505 521 B1 2009-11-15 erstreckt. Die Ausnehmung 24 ist hierbei derart dimensioniert und an den Durchmesser des zuzuführenden Brennstoffelements 5 angepasst, dass nur ein einziges Brennstoffelement 5 aufgenommen werden kann.4a to 4g, the flow of the supply of a fuel element 5 from the storage space 3 in the combustion chamber 2 is now shown schematically. In Fig. 4a, the supplied fuel element 5 is still completely in the storage space 3. In this case, the fuel element 5 is stopped by the jacket of the drum 8, so that it initially remains in its original position in the storage space 3. After a rotation of the drum 8 according to the arrow 23 over a first angle, the fuel element 5 now passes into the region of the recess 24 in the shell of the drum 8, wherein it can be seen that in the embodiment shown here, the drum shell extends only over a circumference of a three-quarter circle such that the recess 24 extends over the circumference of a quadrant of the Austrian patent office AT 505 521 B1 2009-11-15. The recess 24 is in this case dimensioned and adapted to the diameter of the supplied fuel element 5, that only a single fuel element 5 can be accommodated.
[0026] Wie in den Fig. 4c und 4d dargestellt, ist das zuzuführende Brennstoffelement 5 während der weiteren Rotation der Trommel 8 entsprechend dem Pfeil 23 in der Ausnehmung 24 derart aufgenommen, dass es in Zuführrichtung weitertransportiert wird, wobei sich aus den Darstellungen in den Fig. 4d und 4e ergibt, dass ein weiteres Brennstoffelement 25 in der Folge von dem Mantel der Trommel 8 aufgehalten wird, sodass es in dem Vorratsraum 3 verbleibt. Nach einer weiteren Rotation ergibt sich die in Fig. 4f dargestellte Position, sodass das Brennstoffelement 5, wie sich aus Fig. 4g ergibt, in der Folge aus der Ausnehmung 24 in der Trommel 8 austreten kann und entlang des abwärts geneigten Bodens 26 der Zuführvorrichtung auf den Rost 4 herabrollen kann. Nach dem Abbrennen des Brennstoffelements 5 kann ein weiterer Zuführvorgang gestartet werden, zu welchem Zweck der Ablauf entsprechend den Fig. 4a bis 4g wiederholt wird.As shown in FIGS. 4c and 4d, the fuel element to be supplied 5 is received during the further rotation of the drum 8 according to the arrow 23 in the recess 24 so that it is transported further in the feed direction, which is apparent from the representations in the 4d and 4e shows that a further fuel element 25 is stopped in the sequence by the jacket of the drum 8, so that it remains in the storage space 3. After a further rotation results in the position shown in Fig. 4f, so that the fuel element 5, as can be seen from Fig. 4g, can emerge in the sequence of the recess 24 in the drum 8 and along the downwardly inclined bottom 26 of the feeder on can roll down the grate 4. After burning off the fuel element 5, a further feeding operation can be started, for which purpose the sequence according to FIGS. 4a to 4g is repeated.
[0027] Aus der Darstellung gemäß den Fig. 5a und 5b wird ersichtlich, wie die Einlassklappe 18 während de Zuführvorgangs betätigt wird. Die Einlassklappe 18 weist hierzu einen Betätigungsarm 20 auf, der während der Rotation der Steuerscheibe 15 mit einem Steueranschlag 21 zusammenwirkt. In Fig. 5a ist hierbei die Ausgangsposition dargestellt, in welcher die Einlassklappe 18 geschlossen ist, in Fig. 5b die Position, in welcher die Einlassklappe 18 geöffnet ist. In Fig. 5b ist ersichtlich, dass der Steueranschlag 21 während der Rotation der Steuerscheibe 15 entsprechend dem Pfeil 23 den Betätigungsarm 20 um einen vorgegebenen Winkel in Drehrichtung mitgenommen hat, sodass die Einlassklappe 18 durch Verschwenkung um die Schwenkachse 19 geöffnet wurde. Der Steueranschlag 21 ist hierbei derart auf der Steuerscheibe 15 angeordnet, dass die Einlassklappe 18 zu einem Zeitpunkt geöffnet wird, knapp bevor die Zuführtrommel 8 das Brennstoffelement 5 freigibt, also etwa in einem Bereich, wie er in den Fig. 4e und 4f dargestellt ist.From the illustration according to FIGS. 5a and 5b it can be seen how the inlet flap 18 is actuated during the feeding process. For this purpose, the inlet flap 18 has an actuating arm 20, which interacts with a control stop 21 during the rotation of the control disk 15. FIG. 5 a shows the starting position in which the inlet flap 18 is closed, in FIG. 5 b the position in which the inlet flap 18 is open. In Fig. 5b it can be seen that the control stop 21 has taken during the rotation of the control disk 15 according to the arrow 23, the actuating arm 20 by a predetermined angle in the direction of rotation, so that the inlet flap 18 has been opened by pivoting about the pivot axis 19. The control stop 21 is in this case arranged on the control disk 15, that the inlet flap 18 is opened at a time just before the feed drum 8, the fuel element 5 releases, that is approximately in a range as shown in Figs. 4e and 4f.
[0028] In den Fig. 5a und 5b ist weiters ersichtlich, dass die Steuerscheibe 15 zwei Markierungen bzw. Vorsprünge 27 und 28 aufweist, deren Anwesenheit durch die ortsfesten induktiven Sensoren 29 und 30 erfasst wird. Die Sensoren 29 und 30 sind hierbei mit einer nicht dargestellten Steuerschaltung verbunden, wobei beispielsweise in der in Fig. 5a dargestellten Position sowohl der Sensor 29 als auch der Sensor 30 die Anwesenheit der Vorsprünge 27 bzw. 28 signalisiert, wobei ein derartiges Signal bedeutet, dass die Einlassklappe 18 geschlossen ist.5a and 5b is further apparent that the control disk 15 has two markings or projections 27 and 28, whose presence is detected by the stationary inductive sensors 29 and 30. The sensors 29 and 30 are in this case connected to a control circuit, not shown, wherein, for example, in the position shown in Fig. 5a, both the sensor 29 and the sensor 30 signals the presence of the projections 27 and 28, wherein such a signal means that the inlet flap 18 is closed.
[0029] Aus der Detaildarstellung in den Fig. 6a und 6b geht die Steuerung des Zündelelements 16 hervor. Das Zündelelement 16 ist an einem um die Schwenkachse 12 schwenkbaren Hebel festgelegt, wobei der Betätigungsarm mit 17 bezeichnet ist. Der Betätigungsarm wirkt mit einem Steueranschlag 14 zusammen, der an der Steuerscheibe 15 angebracht ist. Während der Rotation der Steuerscheibe in Richtung des Pfeils 23 nimmt der Steueranschlag 14 den Betätigungsarm 17 mit, sodass das Zündelement 16 in Richtung des Pfeiles 31 in die in Fig. 6a gezeigte Position zum Rost 4 und damit unter das Brennstoffelement 5 verschwenkt wird. In dieser Position kann das Brennstoffelement 5 durch das Zündelement 16 entzündet werden. Nach einer weiteren Rotation der Steuerscheibe 15 in die in Fig. 6b gezeigte Lage kann das Zündelement 16 durch die Schwerkraft wieder in die ursprüngliche Position weg verschwenkt werden, in welcher es in einem größeren Abstand zum Rost 4 gelagert wird, um eine Zerstörung aufgrund der großen Hitze während des Abbrandes des Feststoffbrennelements 5 zu vermeiden.From the detailed illustration in FIGS. 6a and 6b, the control of the Zündelelements 16 emerges. The Zündelelement 16 is fixed to a pivotable about the pivot axis 12 lever, wherein the actuating arm is denoted by 17. The actuating arm cooperates with a control stop 14 which is attached to the control disk 15. During the rotation of the control disk in the direction of arrow 23, the control stop 14 takes with the actuating arm 17, so that the ignition element 16 is pivoted in the direction of arrow 31 in the position shown in Fig. 6a to the grate 4 and thus under the fuel element 5. In this position, the fuel element 5 can be ignited by the ignition element 16. After a further rotation of the control disk 15 in the position shown in Fig. 6b, the ignition element 16 can be pivoted away by gravity back to the original position in which it is stored at a greater distance from the grate 4 to destruction due to the large To avoid heat during the burning of the solid fuel element 5.
[0030] In den Fig. 7a und 7b schließlich ist die Steuerung der Verbrennungsluftklappe 11 ersichtlich, welche um die Schwenkachse 12 verschwenkbar gelagert ist. Zur Betätigung ist ein Hebel 13 vorgesehen, der mit dem Steueranschlag 14 zusammenwirkt, wobei sich eine ähnliche Steuerung wie in Fig. 6 anhand des Zündelements beschrieben wurde, ergibt. In der in Fig. 7a dargestellten Position, in welcher der Steueranschlag 14 den Betätigungsarm 13 mitgenommen hat, ist die Luftklappe 11 geöffnet, sodass ein größtmöglicher Strömungsquerschnitt im Luftkanal 9 freibleibt. Ausgehend von der in Fig. 7a dargestellten Position ist nach einer weite- 5/12Finally, in FIGS. 7a and 7b, the control of the combustion air flap 11 can be seen, which is mounted pivotably about the pivot axis 12. For actuation, a lever 13 is provided, which cooperates with the control stop 14, wherein a similar control as in Fig. 6 has been described with reference to the ignition element results. In the position shown in FIG. 7a, in which the control stop 14 has taken the actuating arm 13, the air flap 11 is open, so that the largest possible flow cross-section in the air duct 9 remains free. Starting from the position shown in Fig. 7a is after a wide- 5/12
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