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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zuluftsteuervorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und auf einen Brennofen der
in Anspruch 17 genannten Art.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Es
sind allgemein verschiedenartige Heizeinrichtungen, in denen Brennmittel
verbrannt werden können,
bekannt, wie beispielsweise Kachelöfen, Kaminöfen, Pelletöfen und auch Zentralheizungen,
die teilweise auch Mischformen vorgenannter Öfen sein können.
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Insbesondere
sind beispielsweise moderne Kaminöfen für den Wohnbereich bekannt,
bei denen eine Klarsichtscheibe, die sich zum Beispiel in einer Ofentür befindet,
den Blick auf das Feuer frei gibt. Zusätzlich ist beispielsweise aus
den Offenlegungsschriften
DE
42 01 740 A1 und
DE
195 37 843 A1 bekannt, in Heizeinrichtungen, z. B. Kaminöfen, die
Zuluftversorgung über
eine Primärluft
und eine Sekundärluft
zu gewährleisten
und beispielsweise den Sekundärluftstrom über eine
Klarsichtscheibe – wie oben
genannt – fallen
zu lassen, um ein Beschlagen und Verrußen der Scheibe zu verhindern.
Aus diesen Schriften ist auch bekannt die zugeführte Sekundärluft über einen separaten Schieberegler
zu steuern. In diesen bekannten Systemen strömt beispielsweise Raumluft
oberhalb der Klarsichtscheibe in den Ofen ein und fällt, da
ihre Temperatur niedriger als die Lufttemperatur in dem Ofen und
damit ihre Dichte größer als
die der Luft in dem Ofen ist, an der Klarsichtscheibe nach unten
und wird dann einem in einem Brennraum befindlichen Brennvorgang,
zum Beispiel von der dem Brennraum zugewandten Seite der Klarsichtscheibe
her zugeführt.
Die Luftsteuerung aus den oben zitierten Druckschriften regelt beispielsweise über einen
Schieberegler die Menge der zugeführten Sekundärluft (
DE 42 01 740 A1 ),
bzw. optimiert die dem Feuerbereich zugeführte Sekundärluft durch eine entsprechende
Zuluftleitvorrichtung (
DE
195 37 843 A1 ).
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Die
vorgenannte Steuerung der Luftzufuhr erfordert eine separate Steuervorrichtung jeweils
für Primärluft und
Sekundärluft.
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Die
vorgenannte Steuerung der Luftzufuhr – insbesondere des oben genannten
Schiebereglers – bedarf
außerdem
eines aufmerksamen Benutzers, der den Regler per Handbetätigt. Dies
setzt neben eines gewissen Wissens des Benutzers über den
Zusammenhang zwischen Verbrennung und Primär- und Sekundärluftzufuhr
auch die Anwesenheit und das Aktivwerden des Benutzers voraus. Dies
ist allerdings wenig wünschenswert.
Insbesondere bei Brennöfen,
wie Scheitholzkaminöfen
ist eine Steuerung, die ein automatisiertes Steuern der Luftzufuhr ermöglicht,
vorteilhaft.
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Aus
DE 201 05 218 U1 ist
eine Luftsteuerungsvorrichtung bekannt, die Zuluft in Primärluft und Sekundärluft aufteilt.
Dazu weist die Vorrichtung ein quaderförmiges Gehäuse auf, das auf einer Seite eine Öffnung für die Zuluft,
auf einer anderen Seite eine Öffnung
für die
Primärluft
und auf einer dritten Seite eine Öffnung für die Sekundärluft aufweist.
Innerhalb des Gehäuses
befindet sich ein Grundkörper mit
entsprechenden Öffnungen
für Zuluft,
Primär- und
Sekundärluft.
In dem Grundkörper
ist ein Luftleitkörper
drehbar angeordnet. Durch Drehung des Luftleitkörpers kann die Zuluft entsprechend
auf die Öffnungen
für Primär- und Sekundärluft verteilt
werden. Da sich die unterschiedlichen Öffnungen für Zu-, Primär- und Sekundärluft auf
jeweils unterschiedlichen Seiten des Gehäuses und des Grundkörpers befinden,
benötigt
die offenbarte Luftsteuerungsvorrichtung entsprechenden Platz in
einem Brennofen, um bspw. die Primär- und Sekundärluft in
dem Brennofen weiterzuleiten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Zuluftsteuervorrichtung
bereitzustellen.
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Nach
einem ersten Aspekt stellt die vorliegenden Erfindung eine Zuluftsteuervorrichtung
für einen
Brennofen bereit, wobei die Zuluftsteuervorrichtung eine Luftzuführöffnung,
durch die Zuluft in die Zuluftsteuervorrichtung eingeleitet wird,
eine Primärluftöffnung,
durch die Zuluft als Primärluft
aus der Zuluftsteuervorrichtung ausgeleitet werden kann, eine Sekundärluftöffnung,
durch die Zuluft als Sekundärluft
aus der Zuluftsteuervorrichtung ausgeleitet werden kann, und ein
erstes und ein zweites Regelelement umfasst. Die Primärluftöffnung und
die Sekundärluftöffnung liegen
im Wesentlichen in einer Ebene. Die Zuluft wird in Abhängigkeit
einer Drehung wenigstens eines Regelelements als Primärluft und/oder
als Sekundärluft
durch die Primärluftöffnung bzw.
Sekundärluftöffnung ausgeleitet.
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Nach
einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Brennofen
für die
Verbrennung von einem Brennmittel bereit, wobei der Brennofen einen
Brennraum und eine Zuluftsteuervorrichtung umfasst, die für die Verbrennung
des Brennmittels in dem Brennraum zugeführte Primärluft und Sekundärluft steuert.
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Weitere
Aspekte und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der
beigefügten
Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die
beigefügte
Zeichnung beschreiben, in der:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Zuluftsteuervorrichtung eines ersten
Ausführungsbeispiels
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 eine
weitere perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten
Zuluftsteuervorrichtung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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3 eine
Rückansicht
einer Zuluftsteuervorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine
Schnittansicht entlang der in 3 gezeigten
Linie B-B der Zuluftsteuervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
Vorderansicht der Zuluftsteuervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine
Schnittansicht entlang der in 4 gezeigten
Linie A-A der Zuluftsteuervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
schematische Ansicht der Zuluftsteuervorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ein
drittes Ausführungsbeispiel
mit einem Brennofen mit einer Zuluftsteuervorrichtung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
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9 ein
viertes Ausführungsbeispiel
mit einem Brennofen mit einer Zuluftsteuervorrichtung in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
einer Zuluftsteuervorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht. Vor einer detaillierten Beschreibung
folgen zunächst
allgemeine Erläuterungen
zu den Ausführungsbeispielen
und deren Vorteile.
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Nach
den Ausführungsbeispielen
gibt es Öfen
bzw. Brennöfen,
die als Brennmittel beispielsweise Holz benutzen, in den verschiedensten
Ausführungsformen.
Es existieren Kachelöfen,
Kaminöfen,
Pelletöfen
und auch Mischformen, wie beispielsweise Kaminöfen, die auch als Pelletöfen betrieben werden
können.
Zusätzlich
unterscheiden sich die Brennöfen
in ihrem Zweck. In manchen Ausführungsformen,
haben Brennöfen
nur den Zweck in einem Wohnraum Wärme zu erzeugen. Andere Brennöfen hingegen
umfassen beispielsweise zusätzlich
ein Backfach und wieder andere dienen sogar als Zentralheizung.
Auch hier sind wieder beliebige Mischformen realisiert. Wie beispielsweise
ein Kaminofen, der eine Klarsichtscheibe an seiner Front umfasst und
somit als Blickfang in einem Wohnraum dient und zusätzlich noch
wasserführend
ist, um als Zentralheizung dienen zu können und eventuell sogar noch
Pellets als Brennmittel verwendet, damit die Brennmittelzufuhr weitestgehend
automatisiert ablaufen kann.
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Als
Brennmittel werden in den Ausführungsbeispielen
beispielsweise auf Biomasse basierende Brennmittel benutzt, wie
zum Beispiel Holz in Form von Holzscheiten, Holzabfälle, die
beispielsweise zu Pellets gepresst sind, aber auch Holzbriketts,
Grobhackgut, Feinhackgut, Häckselgut
oder Halmgutpellets.
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Für eine optimale
Verbrennung von Brennmitteln, wie sie beispielsweise oben genannt
sind, ist neben anderen Einflussgrößen (Parametern), wie Form
eines Brennraumes eines Brennofens und beispielsweise die Anordnung
des Brennmittels in dem Brennraum eines Brennofens, eine wichtige
Einflussgröße die Luftzufuhr.
In manchen Ausführungsbeispielen
wird Luft beispielsweise aus der Raumluft, die einen Brennofen umgibt,
genommen. In anderen hingegen stammt die zugeführte Luft aus einem nicht abgeschlossenen
Raum, beispielsweise von außerhalb
eines Hauses, also aus der "freien
Natur".
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Bei
der Verbrennung von Brennmitteln, insbesondere von Biomasse, treten
verschiedene Effekte auf. Beispielsweise kann die Qualität eines
Brennmittels aufgrund unterschiedlicher Brennmittelarten variieren – wie es
beispielsweise bei unterschiedlichen Holzarten der Fall ist – oder aber
die Qualität des
Brennmittels kann innerhalb einer Brennmittelart unterschiedlich
sein – wie
beispielsweise bei Pellets, die aus gepressten Holzabfällen bestehen.
Daher ist es notwendig die Luftzufuhr für den Brennofen an das Brennmittel
entsprechend anzupassen.
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Weiterhin
wird das Verbrennen (Brennvorgang) von Brennmittel auch durch das
Einbringen des Brennmittels und die Anordnung des Brennmittels in
einen Brennraum eines Brennofens beeinflusst. Beispielsweise läuft eine
Verbrennung von aufeinandergelegten Holzscheiten in einem Brennraum
anders ab, als die Verbrennung von Pellets in einem Pelletofen,
bei dem die Pellets auch noch automatisch nachgeliefert werden.
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Zusätzlich hat
ein Brennvorgang typischerweise unterschiedliche Brennphasen. Beispielsweise gibt
es eine Entzündungsphase,
in der Brennmittel in Brand gesetzt werden, dann eine stabile Brennphase,
in der vorhandenes Brennmittel abgebrannt wird, eventuell eine "Nachlegphase" in der neues Brennmittel
nachgelegt wird – wo
also in dem Brennraum verbranntes, angebranntes, glühendes und
unverbranntes Brennmittel koexistiert – und eine Ausbrennphase in
der Brennmittel vollständig
zu Asche verbrennen soll. Logischerweise ist die Temperatur des
Brennmittels, der entsprechenden Flamme, bzw. Glut, und des Brennraums
des Brennofens und die Luft in dem Brennraum unterschiedlich. Dementsprechend
ist es wünschenswert
für jede
einzelne Situation die Luftzufuhr zu dem Brennvorgang entsprechend
zu steuern.
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Weiterhin
kann der Brennvorgang eines Brennmittels, beispielsweise eines Holzscheites
oder Holzpellets, oder aber auch anderer Brennmittel, die aus Biomasse
bestehen, aufgeteilt werden: i) eine Vergasung von Brennmittel,
und ii) Ausbrand der Brenngase.
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Die
Vergasung von Brennmittel geschieht in manchen Ausführungsformen
auf einem Brennrost, der in einem unteren Teil des Brennofens angeordnet ist.
Auf diesem Brennrost wird Brennmittel angeordnet. Dieses Brennmittel
wird in Brand versetzt. Durch die Verbrennung des Brennmittels wird
nicht nur das Brennmittel erst in Glut und dann in Asche umgesetzt,
sondern es entstehen auch durch die hohe Temperatur des Brennmittels
Gase, die im Zuge einer optimalen Verbrennung verbrannt werden sollten. Dadurch
entstehen zwei Bereiche bei der Verbrennung – ein unterer in dem das Brennmittel
selbst brennt und glüht
und ein oberer in dem die nach oben steigenden Gase verbrannt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen
werden diese Bereiche einzeln mit entsprechender Luft versorgt.
Der untere Bereich mit Primärluft
und der obere Bereich, in dem die Brenngase verbrennen, mit Sekundärluft, wodurch eine
optimale Verbrennung gefördert
wird.
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Eine
unterschiedliche Versorgung des Brennvorgangs mit Primär- und Sekundärluft ergibt sich
aus den oben genannten Aspekten. So ist es beispielsweise in der
Entzündungsphase
des Brennmittels sinnvoll, in erster Linie Primärluft zuzuführen, damit das Brennmittel
schnell in Brand gesetzt wird und eine hohe Temperatur erreicht.
Brennt das Brennmittel erst einmal, so sollte die Primärluftversorgung
nur noch so gut sein, dass der Brennvorgang am Leben gehalten wird,
da ansonsten bei zu starker Versorgung das Brennmittel zu schnell
verbrannt wird und die entstehende Wärme in erster Linie an das
durch die Verbrennung entstehende Rauchgas und nicht mehr an die
Umgebung oder zum Beispiel einen wasserführenden Wärmetauscher abgegeben wird.
Dafür ist
es dann sinnvoll die Sekundärluftversorgung
entsprechend der Verbrennung anzupassen. Natürlich ist je nach Brennmittel und
Verbrennungsphase jede Mischform von Primärluftzufuhr und Sekundärluftzufuhr
wünschenswert.
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Zusätzlich ist
es in manchen Ausführungsformen,
insbesondere bei Brennöfen,
die auch als Zentralheizung dienen, aber auch bei anderen Brennöfen, wünschenswert
eine möglichst
konstante Temperatur bei der Verbrennung von Brennmittel zu erhalten.
Auch dafür
ist es notwendig, insbesondere aufgrund der oben genannten Einflüsse, die
aus der Beschaffenheit des Brennmittels, die Anordnung des Brennmittels
in dem Brennraum, die Beschaffenheit des Brennraumes, etc., resultieren,
die Luftzufuhr entsprechend zu steuern.
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Diese
wünschenswerte
Steuerung der Primärluftzufuhr
und Sekundärluftzufuhr,
die einfach händisch
oder automatisch bedienbar ist, wird in einigen Ausführungsbeispielen
mit einer einzigen erfindungsgemäßen Zuluftsteuervorrichtung
für einen Brennofen
erreicht.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
umfasst die Zuluftsteuervorrichtung eine Luftzufuhröffnung, durch
welche Zuluft in die Zuluftsteuervorrichtung eingeleitet wird. Die
Zuluft stammt in manchen Ausführungsbeispielen
aus der näheren
Umgebung, beispielsweise aus der die Luftzufuhrregelvorrichtung umgebenden
Raumluft. In anderen Ausführungsbeispielen
wird die Zuluft aus der freien Natur oder einem anderen Raum entnommen.
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Die
Zuluftsteuervorrichtung hat beispielsweise eine quaderförmige, oder
rohrförmige,
längliche Form.
Es sind aber auch andere Formen, wie zum Beispiel würfel- oder
ku gelförmig
realisiert. An einer Seite, oder einer Stelle, der Zuluftsteuervorrichtung ist
die Luftzufuhröffnung
angeordnet. Dies kann beispielsweise bei einer länglichen Form an einer Stirnseite
der Zuluftsteuervorrichtung sein.
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Die
Luftzufuhröffnung
ist in manchen Ausführungsbeispielen
kreisförmig
ausgebildet, in anderen hingegen rechteckig. Der Durchmesser der
Luftzufuhröffnung
variiert in den Ausführungsbeispielen, beispielsweise
von 5 cm bis 20 cm. Es sind aber auch andere Durchmesser möglich, die
eine ausreichende Luftzufuhr ermöglichen.
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Weiterhin
weist die Luftzufuhrregelvorrichtung in einigen Ausführungsbeispielen
eine Primärluftöffnung und
eine Sekundärluftöffnung auf,
durch die zugeführte
Zuluft als Primärluft
bzw. Sekundärluft ausgeleitet
wird. Die Zuluft wird also in Primärluft und Sekundärluft in
der Zuluftsteuervorrichtung aufgeteilt.
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Diese
Aufteilung übernimmt
in manchen Ausführungsbeispielen
ein erstes und ein zweites Regelelement. Die beiden Regelelemente
sind beispielsweise derart relativ zueinander drehbar angeordnet,
dass die Aufteilung der Zuluft in Primärluft und Sekundärluft in
Abhängigkeit
einer Drehung bzw. einer Drehlage eines Regelelements bezüglich des anderen
Regelelements geschieht. Diese Drehung bzw. Drehlage des Regelelements
hat beispielsweise zur Folge, dass die Zuluft vollständig als
Primärluft aus
der Zuluftsteuervorrichtung ausgeleitet wird. Eine andere Drehung
bzw. Drehlage des Regelelements hat hingegen beispielsweise zur
Folge, dass die Zuluft vollständig
als Sekundärluft
ausgeleitet wird. Wieder eine andere Drehung bzw. Drehlage sorgt
dafür,
dass eine Hälfte
der Zuluft als Primärluft und
die andere Hälfte
als Sekundärluft
ausgeleitet wird. Bei wieder anderen Drehungen bzw. Drehlagen sind
beispielsweise Aufteilungsverhältnisse
der Zuluft von 20 zu 80 oder 10 zu 90 in Primärluft zu Sekundärluft realisiert.
Je nach der ausgeführten
Drehung bzw. der Drehlage eines Regelelements kann also jede beliebige
Aufteilung der Zuluft in Primärluft und
Sekundärluft
erreicht werden.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
umfasst ein Regelement Steueröffnungen
oder wenigstens eine Steueröffnung,
die beispielsweise so angeordnet sind, dass Zuluft entsprechend
durch die Primärluftöffnung und/oder
Sekundärluftöffnung geleitet werden
kann.
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In
machen Ausführungsbeispielen
umfasst das erste Regelelement beispielsweise ein stationäres Element
und das zweite Regelelement ein Drehelement. Das Drehelement ist
beispielsweise drehbar in dem stationären Element angeordnet. Das
stationäre
Element ist beispielsweise fest in einem Brennofen angeordnet, während das
Drehelement sich in dem stationären
Element oder um das stationäre
Element drehen kann. Vorzugsweise ist das Drehelement so dicht mit
dem stationären
Element verbunden, dass es noch leicht drehbar ist, aber die Zuluft
im wesentlichen aus der Primärluftöffnung und/oder
Sekundärluftöffnung entweicht.
Das Drehelement ist beispielsweise zylinderförmig ausgebildet und ist drehbar
in einem entsprechenden zylinderförmigen Hohlraum des stationären Elements
angeordnet. In anderen Ausführungsbeispielen
hingegen ist das Drehelement beispielsweise um ein zylinderförmiges stationäres Element
herum angeordnet. Die äußere Form
des stationären
Elements ist in manchen Ausführungsformen
beliebig und kann beispielsweise quaderförmig sein, was beispielsweise den
Einbau in den Brennofen erleichtert. In anderen Ausführungsbeispielen
ist das stationäre
Element beispielsweise als Hohlzylinder ausgebildet und weist an
seiner Außenseite
Montagebereiche auf.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
weist das stationäre
Element die Primärluftöffnung und
die Sekundärluftöffnung auf.
Hier wird beispielsweise die Zuluft durch die Luftzufuhröffnung in
die Zuluftsteuervorrichtung, bzw. in das Drehelement eingeleitet, welches
beispielsweise Steueröffnungen
umfasst, die entsprechend der Primärluftöffnung und Sekundärluftöffnung des
stationären
Elements angeordnet sind. Je nach Drehlage des Drehelements bezüglich des
stationären
Elements und damit auch der Lage der Steueröffnungen bezüglich der
Primärluftöffnung bzw.
Sekundärluftöffnung,
kann dann die Luft durch die Primärluftöffnung und/oder durch die Sekundärluftöffnung in
dem stationären
Element entweichen. Je nach Drehlage des Drehelements werden die
Primärluftöffnung und
Sekundärluftöffnung in
dem stationären
Element ganz oder teilweise verdeckt bzw. sind ganz oder teilweise
offen, d. h. die Steueröffnung(en)
befinden sich in einer der Primärluftöffnung und/oder
Sekundärluftöffnung entsprechenden
Position. Das Drehelement ist also so ausgebildet, dass je nach
Drehlage bzw. Rotationslage in dem stationären Element die eingeleitete
Zuluft durch die Primärluftöffnung und/oder
Sekundärluftöffnung ausleitet.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
ist das Drehelement zylinderförmig
ausgebildet, weist einen Zylindermantel auf und ist an einem Ende,
d. h. einer Stirnseite des Zylindermantels, verschlossen. An der dem
verschlossenen Ende gegenüberliegenden
Seite ist das Drehelement offen, sodass dort die Zuluft eingeleitet
werden kann. Weiterhin weist das Drehelement beispielsweise zwei
schlitzförmige Öffnungen bzw.
Steueröffnungen
in dem Zylindermantel auf, die jeweils in Höhe der Primärluftöffnung und Sekundärluftöffnung in
dem stationären
Element angeordnet sind. Die beiden schlitzförmigen Öffnungen erstrecken sich beispielsweise
mit der längeren
Seite in Polarrichtung und sind beispielsweise in Polarrichtung
doppelt so lang wie die Primärluft-
bzw. Sekundärluftöffnung.
In radialer Richtung des Drehelements betrachtet, überlappen
sich die schlitzförmigen Öffnungen
zur Hälfte.
Somit kann zum Beispiel das Drehelement in eine Stellung gedreht
werden, in der jeweils eine schlitzförmige Öffnung zur Hälfte unterhalb
der Primärluft-
bzw. Sekundärluftöffnung des stationären Elements
angeordnet ist. In dieser Stellung wird die Zuluft also je zur Hälfte aus
der Primärluftöffnung bzw.
Sekundärluftöffnung ausgeleitet. Dreht
man das Drehelement aus dieser Drehlage heraus in eine Richtung
weiter, so wird sich eine der beiden schlitzförmigen Öffnungen so in Polarrichtung weiterbewegen,
dass sie weiterhin beispielsweise die Primärluftöffnung offen lässt, während die
andere schlitzförmige Öffnung – in diesem
Beispiel – die
Sekundärluftöffnung verkleinert,
bis schließlich
eine Stellung erreicht ist, in der nur noch die Primärluftöffnung offen
ist und die Sekundärluftöffnung vollständig verschlossen
ist. Durch weiteres Drehen wird dann die Primärluftöffnung ebenfalls verschlossen.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
weist die Zuluftsteuervorrichtung zusätzlich ein Stellmittel auf. Dieses
Stellmittel ist beispielsweise mit einem Regelelement, beispielsweise
dem Drehelement, verbunden. Mit dem Stellmittel kann das Drehelement
in die gewünschte
Drehlage gedreht werden. Das Stellmittel umfasst in manchen Ausführungsformen
eine Achse, die mit der Drehachse des Drehelements verbunden ist
und in manchen Ausführungsbeispielen noch
zusätzlich
beispielsweise einen Handgriff zum Drehen oder ein elektromotorisches
Antriebsmittel, wie beispielsweise einen elektrischen Stellmotor.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
umfasst die Zuluftsteuervorrichtung auch eine elektronische Steuerung
die beispielsweise ein elektrisches bzw. elektromotorisches Antriebsmittel
oder das Stellmittel steuert. Beispielsweise steuert die elektronische Steuerung
die ausgeleitete Primärluft
und/oder Sekundärluft
in Abhängigkeit
von wenigstens einem Parameter, der einen, beispielsweise oben beschriebenen,
Brennvorgang charakterisiert. So ein Parameter kann zum Beispiel über einen
Rauchgassensor gewonnen werden, der das bei der Verbrennung eines Brennmittels
entstehende Rauchgas analysiert. Mit diesem Parameter kann die elektronische
Steuerung beispielsweise feststellen, dass mehr Primärluft für eine bessere
Verbrennung vonnöten
ist und demzufolge beispielsweise das Drehelement in eine entsprechende
Drehlage mit Hilfe des Stellmittels bringen, die eine stärkere Primärluftzufuhr
zur Folge hat. Generell kann beispielsweise die elektronische Steuerung
in einer Startphase eines Brennvorgangs und/oder in der Entzündungsphase
des Brennmittels mehr Primärluft
als Sekundärluft
aus der Zuluftsteuervorrichtung ausleiten und damit für einen
optimalen Brennvorgang sorgen.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
wird die ausgeleitete Primärluft
der einer Verbrennung in einem Brennraum eines Ofens abgewandten
Seite zugeführt.
Die Verbrennung eines Brennmittels weist, wie oben ausgeführt, einen
Bereich auf, in dem sich das noch feste Brennmittel in der Verbrennung
befindet und einen oberen Bereich, in dem die durch die Verbrennung
des Brennmittels entstehenden Gase verbrannt werden. Die der Verbrennung
abgewandte Seite ist die von unten auf das brennende Brennmittel in
Richtung der aufsteigenden Gase betrachtete Seite. Während die
der Verbrennung zugewandte Seite, die in Blickrichtung gegen die
aufsteigenden Verbrennungsgase liegende Seite ist. Beispielsweise wird
in manchen Ausführungsbeispielen
brennendes Brennmittel, welches sich auf einem Brennrost in einem
Brennofen befindet, von unterhalb des Brennrostes mit Primärluft versorgt,
während
es von oberhalb mit Sekundärluft
versorgt wird.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
umfasst ein Brennofen einen Brennraum und eine Zuluftsteuervorrichtung,
wie sie beispielsweise weiter oben beschrieben wurde. In manchen
derartigen Ausführungsbeispielen
wird Primärluft
beispielsweise in einen unteren Bereich des Brennraumes geleitet,
während
Sekundärluft
beispielsweise in einen oberen Bereich des Brennraumes geleitet
wird. Der untere Bereich des Brennraumes zeichnet sich in manchen Ausführungsbeispielen
dadurch aus, dass sich dort Brennmittel, welches verbrannt werden
soll oder welches brennt, befindet, während in dem oberen Bereich
die bei der Verbrennung entstehenden Gase verbrannt werden.
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Zusätzlich umfasst
der Brennofen auch beispielsweise eine Klarsichtscheibe, die beispielsweise in
einer Ofentüre
angebracht ist. Klarsichtscheiben in Brennöfen neigen dazu zu beschlagen
und zu verrußen,
weswegen in manchen Ausführungsbeispielen die
Sekundärluft
von dem oberen Bereich des Brennraums in den unteren Bereich des
Brennraums entlang der Klarsichtscheibe, wie eine Art Luftvorhang, geführt wird
und damit ein Verschmutzen und/oder Beschlagen der Scheibe verhindert
wird. Die Sekundärluft
fällt aufgrund
ihrer niedrigeren Temperatur und der damit einhergehenden höheren Dichte
als die der in dem Brennraum befindlichen Brennraumluft von oben
nach unten. In dem unteren Bereich des Brennraumes wird dann die
Sekundärluft
beispielsweise der Verbrennung zugeführt.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
wird die Sekundärluft
durch einen in dem Brennofen befindlichen Wärmetauscher abgekühlt. Dies
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Temperaturunterschied
zwischen Sekundärluft
und Brennraumluft nicht ausreicht, dass die Sekundärluft in
dem Maße an
der Klarsichtscheibe herabfällt,
dass diese sauber gehalten wird. Der Wärmetauscher steht in manchen Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der den Brennofen umgebenden Raumluft, sodass
Wärme der
Sekundärluft
an die Raumluft abgegeben wird.
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Zurückkommend
zur detaillierten Beschreibung von 1 zeigt
diese eine perspektivische Darstellung einer Zuluftsteuervorrichtung 1 in Übereinstimmung
mit einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Zuluftsteuervorrichtung 1 umfasst
einen fest stehenden, nicht beweglichen Teil (nachfolgend "Stator" genannt) – Stator 5,
der einen drehbaren Teil (nachfolgend "Rotor" genannt) – Rotor 7 aufnimmt.
Der Rotor 7 ist zylinderförmig hohl und weist Steueröffnungen 9 auf,
von denen in 1 nur eine sichtbar ist. Der
Stator 5 ist außen
quaderförmig
und innen dem Rotor 7 entsprechend zylinderförmig ausgebildet
ist, sodass der Rotor 7 innerhalb des Stators 5 drehbar
um eine Achse 11 ist. Der Stator 5 weist zusätzlich zwei Öffnungen
auf, eine Primärluftöffnung 17 und
eine Sekundärluftöffnung 15, die
jeweils eine rechteckige Form haben. An einer ersten Stirnseite
des Stators 5 befindet sich ein rohrförmiger Stutzen 19 der
eine Luftzufuhröffnung 3 aufweist,
durch die Zuluft in die Zuluftsteuervorrichtung 1 gelangt.
In der in 1 gezeigten Stellung des Rotors 7 gelangt
Luft durch die Öffnung 3 in
den Rotor 7 und wird dann aus der Steueröffnung 9 und
der Sekundärluftöffnung 15 aus
der Zuluftsteuervorrichtung 1 wieder ausgelei tet. Die Steueröffnungen 9 des
Rotors 7 sind so angeordnet, dass sie je nach Drehlage des
Rotors 7 Luft durch die Primärluftöffnung 17 und/oder
Sekundärluftöffnung 15 hindurchlassen. Der
Rotor 7 ist drehbar auf einer Drehachse 11 gelagert,
die eine zweite, der ersten Stirnseite gegenüberliegende, Stirnseite mittig
durchbricht. Diese zweite Stirnseite ist mit Schrauben 13 mit
dem Stator 5 verbunden. Die Drehachse 11 wird
durch ein Achsenhalteelement 23, welches auch mit der zweiten
Stirnseite verbunden ist, drehbar gehalten. Sowohl der Stator 5 als
auch der Rotor 7 sind aus Aluprofilen hergestellt. In anderen
Ausführungsbeispielen
werden diese Elemente, Rotor und Stator, beispielsweise aus Kunststoff
spritzgegossen oder durch andere bekannte Verfahren geformt. Sowohl
der Rotor als auch der Stator können
einstückig
oder mehrteilig hergestellt werden.
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In 2 ist
eine weitere perspektivische Ansicht der Zuluftsteuervorrichtung 1 veranschaulicht. Hier
ist durch die Luftzuführöffnung 3 das
Innenleben der Zuluftsteuervorrichtung 1, mit dem Rotor 7 und
einer weiteren Drehachsenhalterung 21 sichtbar. Die Drehachsenhalterung 21 hält mittig
die Drehachse 11. Durch die Sternform der Drehachsenhalterung 21 ist
eine mittige Lagerung der Drehachse 11 gewährleistet,
sodass sich der Rotor 7 um die Achse 11 drehen
kann. Weiterhin ist der rohrförmige
Stutzen 19 sichtbar, an den beispielsweise ein Zuluftrohr
(nicht gezeigt) angeschlossen werden kann. Auf der in 2 sichtbaren
Oberseite des Stators 5 sind die Primärluftöffnung 17 und die
Sekundärluftöffnung 15 sichtbar,
durch die Zuluft, welche durch die Luftzuführöffnung 3 in den Rotor 7 gelangt
ist, ausgeleitet werden kann. Wie oben erwähnt, wird je nach Drehlage
des Rotors 7, der drehbar durch die Drehachse 11 gelagert
ist, Zuluft durch die Primärluftöffnung 17 und/oder
Sekundärluftöffnung 15 aus
der Zuluftsteuervorrichtung ausgeleitet. Natürlich kann die Zuluft in beliebigen
Volumenanteilen auf die Primärluftöffnung 17 und
Sekundärluftöffnung 15,
durch Einstellen der entsprechenden Drehlage des Rotors 7,
aufgeteilt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass je nach Drehlage
des Rotors 7, die Primär-
bzw. Sekundärluftöffnung durch
den Rotor 7 verschlossen ist, bzw. ein Teil der Steueröffnung 9 (s. 1)
oder die gesamte Steueröffnung 9 die
Primärluftöffnung bzw.
Sekundärluftöffnung freigibt.
Die Steueröffnung 9 kann
beliebig ausgestaltet sein. In manchen Ausführungsbeispielen (nicht gezeigt)
ist die Steueröffnung
kreisförmig,
in anderen eckig, in wieder anderen ist sie gitterartig angelegt,
etc.
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In
den 3 bis 7 ist eine Zuluftsteuervorrichtung 31 eines
zweiten Ausführungsbeispiels
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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In 4 ist
eine Schnittansicht der Zuluftsteuervorrichtung 31 entlang
einer Linie B-B, die in 3 gezeigt ist, dargestellt.
Die Zuluftsteuervorrichtung weist neben einem Stator 35 und
einem Rotor 37 auch einen elektromotorischen Antrieb 50 auf,
der über
eine Drehachse 41 mit dem Rotor 37 verbunden ist.
An einem – in 4 linken – Ende der
Zuluftsteuervorrichtung 31 ist ein Anschlussstutzen 49 gezeigt, der
eine Luftzufuhröffnung 33 aufweist.
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In
einer in 3 veranschaulichten Rückansicht
der Zuluftsteuervorrichtung 31 sind Verschraubungen 51 sichtbar
mit denen die in 3 sichtbare Stirnseite mit anderen
Seiten der Zuluftsteuervorrichtung 31 verbunden ist.
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In
einer in 5 veranschaulichten Frontansicht
der Zuluftsteuervorrichtung 31 sind Verschraubungen 51 sichtbar
mit denen die in 5 sichtbare Stirnseite, bzw.
der Stator 35, mit anderen Seiten der Zuluftsteuervorrichtung 31 verbunden
ist. Zusätzlich ist
die Anordnung der Drehachse 41 in der Mitte des Rotors 37 und
eine Drehachsenhalterung 53 für die Drehachse 41 gezeigt.
Die Drehachsenhalterung sorgt für
eine mittige Lagerung der Drehachse 41, sodass der Rotor 37 drehbar
gelagert ist.
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Der
in 6 gezeigte Schnitt durch die Zuluftsteuerung 31 längs einer
in 4 gezeigten Schnittachse A-A zeigt einen Schnitt
durch den Stator 35. Der Stator 35 weist eine
Luftkammer 53 auf, die zur Kühlung des elektromotorischen
Antriebs 50 dient. Zuluft, die durch die Öffnung 33,
beispielsweise durch ein an den Anschlussstutzen 49 angeschlossenes
Zuluftrohr, in den Rotor 37 gelangt, wird durch eine Steueröffnung 39 (s. 7)
in die Luftkammer 53 geleitet. Die Zuluft hat im allgemeinen
eine Temperatur, die unterhalb der Temperatur des elektromotorischen
Antriebs 50 liegt und ist daher zur Kühlung des elektromotorischen
Antriebes 50 geeignet. Der elektromotorische Antrieb 50 ist über die
Drehachse 41 mit dem Rotor 37 verbunden, sodass
mit diesem elektromotorischen Antrieb 50 der Rotor 37 entsprechend
gedreht werden kann. Der elektromotorische Antrieb 50 umfasst
eine Sicherheitsfunktion, sodass im Notfall, beispielsweise bei
Stromausfall oder Defekt des elektromotorischen Antriebs 50,
die Drehachse 41 von dem Antrieb 50 entkoppelt
werden kann und damit ein Handbetrieb der Zuluftsteuervorrichtung 31 möglich ist.
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In 7 ist
eine schematische Schnittansicht der Zuluftsteuervorrichtung 31 gezeigt.
Zuluft gelangt durch die Luftzufuhröffnung 33 in den Rotor 37,
der Steueröffnungen 39 aufweist.
Die Steueröffnungen 39 sind
so angeordnet, dass durch die Luftzufuhröffnung 33 zugeführte Luft,
durch die Steueröffnungen 39,
je nach Drehlage des Rotors 37, durch eine Primärluftöffnung 47 und/oder
Sekundärluftöffnung 45 ausgeleitet
wird. Damit wird also die zugeführte
Luft in einem bestimmten Verhältnis
durch die Primärluftöffnung 47 und
die Sekundärluftöffnung 45 aus
der Zuluftsteuervorrichtung 31 ausgeleitet. Das Verhältnis richtet
sich nach der Drehlage des Rotors 37, von der wiederum
die Lage der Steueröffnungen 39 bezüglich der
Primärluftöffnung 47 bzw.
der Sekundärluftöffnung 45 abhängt.
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8 veranschaulicht
ein drittes Ausführungsbeispiel
mit einem Brennofen 61 mit einer Zuluftsteuervorrichtung 63 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. Der Brennofen 61 umfasste einen
Brennraum 62 in dem beispielsweise Brennmittel verbrannt
werden soll. Die Zuluftsteuervorrichtung 63 weist einen
Zuluftanschluss 67 auf, durch den Zuluft 65 zugeführt werden
kann. Die Zuluft 65 kann aus der den Brennofen 61 umgebenden
Raumluft genommen werden, oder aber auch davon unabhängig, von
außen,
beispielsweise als Frischluftzufuhr von außerhalb eines Gebäudes. Die
Zuluftsteuervorrichtung 61 ist beispielsweise eine Zuluftsteuervorrichtung
wie sie weiter oben im Zusammenhang mit dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde. Die Zuluftsteuervorrichtung 61 weist
eine Primärluftöffnung 71 und
eine Sekundärluftöffnung 73 auf,
durch die zugeführte
Zuluft 65 in den Brennraum verteilt wird. Wie aus 8 ersichtlich,
gelangt Zuluft 65, die aus der Primärluftöffnung 71 ausströmt, in einen
unteren Bereich des Brennraums 62 des Brennofens 61.
Hingegen wird Zuluft 65, die aus der Sekundärluftöffnung 73 ausströmt, durch
einen entsprechenden Sekundärluftkanal 77, der
mittig in einem hinteren Bereich (links in 8) des Brennofens 61 angeordnet
ist, an dem Brennraum 62 vorbei nach oben geleitet. In
einem Bereich 83 des Sekundärluftkanals 77 wird
beispielsweise ein Teil der Sekundärluft des Sekundärluftkanals 77 in eine
Glutzone des Brennraumes 62 gebracht, um eine Verbrennung
im Brennraum 62 entsprechend mit Luft zu versorgen. Während die
Sekundärluft
in dem Sekundärluftkanal 77 nach
oben steigt, erwärmt sie
sich durch die von dem Brennraum 62 abgegebene Wärme. Der
Sekundärluftkanal 77 erstreckt
sich in schräger
Richtung in einem oberen Bereich des Brennraumes 62 und
endet schließlich
in einem Verteilungsraum 79, in dem die Sekundärluft aus
dem Sekundärluftkanal 77 so
verteilt wird, dass sie als Luftvorhang auf die gesamte Breite einer
Klarsichtscheibe 87 des Brennofens 61 herabfallen
kann. Dadurch wird die Klarsichtscheibe 87 gleichsam gespült und ein
Beschlagen und Verrußen
wird verhindert. Nach dem Herabfallen gelangt die Sekundärluft in
einen unteren Bereich des Brennraumes 62, um dort eine
Verbrennung mit entsprechender Luft zu versorgen.
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Die
Luftzufuhr über
die Primärluftöffnung 71 und
Sekundärluft 73 wird
elektromotorisch oder über einen
Handgriff 69 gesteuert. Der Handgriff 69 ist über eine
Verbindungsstange 75 mit einem Rotor in der Zuluftsteuervorrichtung 63 verbunden.
Bei Drehung des Handgriffs 69 wird die Verbindungsstange 75 ebenfalls
gedreht und damit auch der Rotor. Wie oben ausgeführt, wird
die Zuluft 65 in Abhängigkeit der
Drehlage des Rotors in der Zuluftsteuervorrichtung 62 über die
Primärluftöffnung 71 und
Sekundärluftöffnung 73 verteilt.
Somit ist eine gezielte Steuerung eines Brennvorgangs in dem Brennraum 62 möglich. Beispielsweise
kann in einer Entzündungsphase
eines Brennmittels hauptsächliche
Primärluft von
unten in den Brennraum geführt
werden, damit das Brennmittel schnell in Brand gerät. Sobald
das Brennmittel entsprechend brennt, ist eine hauptsächliche
Primärluftversorgung
nicht mehr vonnöten. Ganz
im Gegenteil führt
eine zu starke Versorgung mit Primärluft dazu, dass das Brennmittel
schnell verbrennt und bei der Verbrennung entstehende Gase nicht
richtig abgebrannt werden. Dies verringert den Wirkungsgrad erheblich.
Daher wird nach der Entzündungsphase
des Brennmittels die Primärluftversorgung
zugunsten der Sekundärluftversorgung
verringert. Die Sekundärluft
erfüllt,
wie oben angedeutet, in diesem Ausführungsbeispiel zwei Funktionen.
Erstens wird durch das Bilden eines Luftvorhanges die Klarsichtscheibe 87 frei
gehalten, insbesondere wird ein Beschlagen und Verrußen der
Klarsichtscheibe 87 verhindert. Und zweitens sorgt die
Sekundärluft, nachdem
sie an der Klarsichtscheibe 87 herabgefallen ist, für eine entsprechende
Luftversorgung in dem unteren Bereich des Brennraums 62.
Dadurch werden beispielsweise Gase, die bei der Verbrennung des
Brennmittels entstehen optimal verbrannt.
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In 9 ist
ein viertes Ausführungsbeispiel mit
einem Brennofen 91 mit einer Zuluftsteuervorrichtung 93 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Dieses Ausführungsbeispiel ist ähnlich zu
dem in 8 gezeigten dritten Aus führungsbeispiel. Der Brennofen 91 umfasst
eine Zuluftsteuervorrichtung 93, die Zuluft 95 (von
links in 9 zugeführt) durch eine Primärluftöffnung 101 und
Sekundärluftöffnung 103 in
einen Brennraum 92 des Brennofens 91 verteilt.
Die Zuluftsteuervorrichtung 93 umfasst einen Zuluftanschlussstutzen 97 und kann
automatisch durch einen elektromotorischen Antrieb und auch manuell
durch einen Handregler 99 gesteuert werden, der über eine
Verbindungsstange 105 mit einem Rotor der Zuluftsteuervorrichtung 93 verbunden
ist. Die aus der Sekundärluftöffnung 103 austretende
Sekundärluft
wird durch einen Sekundärluftkanal 107,
der hinter (links in 9) dem Brennraum 92 zentral
angeordnet ist nach oben geführt,
d. h. in einen oberen Bereich des Brennraums 92. In diesem
Bereich biegt der Sekundärluftkanal 107 nach
rechts in 9 ab und wird von einem Wärmetauscher 102 umgegeben.
Bei dem Aufsteigen der Sekundärluft
in dem Sekundärluftkanal 107 erwärmt sich
die Sekundärluft
durch die, von dem Brennraum 92 ausgestrahlte Wärme, sodass
die Sekundärluft
bei dem anschließenden
Spülvorgang über ein
Klarsichtscheibe 117 nicht mehr wie erwünscht nach unten fallen würde. Daher
wird durch den Wärmetauscher 100,
der beispielsweise mit Raumluft in Verbindung ist, die den Brennofen 91 umgibt,
der Sekundärluft
Wärme entzogen
und an die Raumluft abgegeben, sodass aufgrund der Kühlung der
Sekundärluft
diese eine genügend
hohe Dichte besitzt, um die Funktion des Spülens der Klarsichtscheibe 117 zu
erfüllen.
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Wie
oben ausgeführt,
kann die Zuluftsteuervorrichtung automatisch oder manuell gesteuert
werden. Zusätzlich
umfasst die Zuluftsteuervorrichtung beispielsweise eine Notfallbedienung,
sodass bei Defekt des elektromotorischen Antriebs oder Stromausfall,
die Luftzufuhr über
einen Handgriff manuell geregelt werden kann.
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In
manchen Ausführungsbeispielen
(nicht gezeigt) umfasst der Brennofen und/oder die Zuluftsteuervorrichtung
eine elektronische Steuerung, die wiederum beispielsweise einen
Rauchsensor umfasst. Der Rauchsensor ist beispielsweise in einem Rauchgaskanal
des Brennofens, durch den bei einer Verbrennung entstehendes Rauchgas
abgeleitet wird, angebracht und misst beispielsweise die Rauchdichte.
Auch können
Temperatursensoren, beispielsweise in dem Rauchgaskanal, aber auch
in einem Zuluftkanal und/oder in einem Primärluftkanal und Sekundärluftkanal
angebracht werden. Je nach Ausführungsbeispiel
kann wenigstens einer der genannten Sensoren vorhanden sein, die
dann entsprechende Parameter an die elektronische Steuerung liefern,
damit diese die Aufteilung der Zuluft in Primärluft und Sekundärluft entsprechend
veranlasst. Dies geschieht beispielsweise durch Senden entsprechender
Steuersignale an einen elektromotorischen Antrieb, der dann einen
Rotor der Zuluftsteuervorrichtung in eine Position (Drehlage) bringt,
sodass das gewünschten
Verhältnis
von Primärluft
zu Sekundärluft
erreicht wird.