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Die
Erfindung betrifft einen Brenner für flüssigen Brennstoff gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Als Brennstoff finden insbesondere flüssige Kohlenwasserstoffe
Verwendung, insbesondere aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnenes Ethanol,
sogenanntes Bio-Ethanol.
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Feuerstellen
mit sichtbaren Flammen in geschlossenen Räumen, auch Kamine genannt,
erfreuen sich großer
Beliebtheit. Dabei sind solche Kamine häufig in Mietwohnungen, insbesondere
in Mehrfamilienhäusern,
problematisch. Hier ist meist kein Schornstein verfügbar, an
den der Kamin angeschlossen werden kann.
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Aus
diesem Grund wurden in jüngerer
Vergangenheit sogenannte ”Ethanol-Kamine” entwickelt, die
reinen Alkohol verbrennen. Derartige Ethanol-Kamine erfordern keinen Anschluß an einen
Schornstein. Die Abluft und die Verbrennungsprodukte (Wasserdampf
und Kohlendioxid) können
unmittelbar in die Raumluft entweichen.
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Derartige
Ethanol-Kamine sind beispielsweise in den Gebrauchsmusterschriften
DE 201 04 754 U1 ,
DE 20 2005 004 244
U1 und
DE
203 04 139 U1 beschrieben. Sie weisen eine Wanne auf, in
die der flüssige
Brennstoff eingefüllt
werden kann. Um die Flammenhöhe
und Brenngeschwindigkeit einstellbar auszugestalten, weisen die
Ethanol-Kamine häufig bewegbare
Abdeckteile auf, mit denen die Öffnung der
Wanne, an der die Flamme entsteht, teilweise oder vollständig abdeckbar
ist.
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Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Brennern ist es schwierig,
ein homogenes, gelbleuchtendes Flammenbild zu erhalten. Reiner Alkohol
wie Ethanol verbrennt in aller Regel mit einer schwach sichtbaren,
blauen Flamme. Um ein Flammenbild zu schaffen, das optisch an das
Flammenbild von verbrennenden Holzscheiten erinnert, wird beispielsweise
in der
DE 203 04 139
U1 vorgeschlagen, dem Ethanol Zusatzstoffe zuzusetzen.
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Aus
der Druckschrift
US 3,292,608 ist
ein Brenner mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bekannt. Dieser
dient aber nicht der erfindungsgemäßen Verwendung in einem Bio-Ethanol-Kamin
innerhalb geschlossener Räume
sondern als Heizbrenner zum Beheizen von Obstbäumen auf Obstplantagen. Dieser
Brenner wird mit Wachs betrieben. Der feuerfeste poröse Körper besteht
aus Steinwolle. Bei diesem Brenner kommt es allein auf eine vorteilhafte Wärmeentwicklung
an. Das Flammenbild ist für
die Beheizung von Obstbäumen
völlig
irrelevant.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Brenner der oben genannten
Art zu schaffen, der für
Feuerstellen mit sichtbaren Flammen in geschlossenen Räumen optimiert
ist und auch mit weitgehend reinem Ethanol ein optisch ansprechendes Flammenbild
erzeugt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung
besteht der feuerfeste, poröse
Körper
aus einem schaumartigen Feststoff, vorzugsweise aus einem schaumartigen
Keramikmaterial. Derartiger Keramikschaum wird häufig als flammensperrender
Werkstoffverwendet (vgl.
EP 1 403
232 ), ist aber auch aus Katalysatoren bekannt. Keramikschaum
hat in der Regel eine gute Hitzebeständigkeit. Er kann mit einer
geeigneten Porosität hergestellt
werden, um eine optimale Flammenausbildung sicherzustellen.
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Ferner
sind ebenfalls Metallschäume
bekannt, welche die erforderliche Hitzebeständigkeit und Porosität aufweisen
können.
Schließlich
kann ein poröser
Körper
gemäß der Erfindung
auch aus Sintermaterial und ähnlichen
porösen
Strukturen bestehen. Auch ein Sintermaterial kann mit seinem hohen
Porenanteil als schaumartig im Sinne der Erfindung bezeichnet werden.
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In
einer praktischen Ausführungsform
kann auf mindestens einer Seite des Aufnahmebereichs mindestens
eine Öffnung
vorgesehen ist, durch die Brennstoffdampf zur Oberseite des porösen Körpers strömen kann.
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Der
feuerfeste, poröse
Körper
liegt in dem Bad aus flüssigem
Brennstoff innerhalb der Wanne und wirkt wie ein Docht. Er liegt
in der Wanne, in der der flüssige
Brennstoff aufgenommen ist. Der Brennstoff kann durch die Poren
des porösen
Körpers
kontrolliert nach oben zur Flamme hin steigen und auf dem Weg dorthin
verdampfen. Auf der Oberseite des porösen Körpers bildet sich das erwünschte Flammenbild
mit regelmäßigen, flackernden
und gelb leuchtenden Flammenzungen aus. Die Dochtwirkung des porösen Körpers ermöglicht ein
zuverlässiges Entzünden der
Flamme auch dann, wenn der Brennstoff innerhalb der Wanne einen
niedrigen Füllstand erreicht
hat.
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Die
kontrollierte Zufuhr von Brennstoffdämpfen kann mit einem Nebenstrom
an verdampftem Brennstoff kombiniert werden, der durch die Öffnung zur
Oberseite des porösen
Körpers
strömt.
Der Nebenstrom fördert
die Ausbildung des lebhaften, leuchtenden Flammenbildes an der Oberseite
des porösen
Körpers.
Dieses Flammenbild erinnert stark an die Verbrennung von Holzscheiten.
Das durch die Kombination der Dochtwirkung des porösen Körpers mit
dem direkten Zustrom von Brennstoffdämpfen sich ergebende Flammenbild
ist stabil und optisch ansprechend.
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In
der Praxis können
die Öffnungen
seitlich des Aufnahmebereichs für
den porösen
Dochtkörper durch
mindestens einen senkrechten Wandabschnitt gebildet werden, der
sich an den Rand der Deckwand der Wanne anschließt und nach unten in das Innere der
Wanne ragt. In diesen senkrechten Wandabschnitt ist mindestens ein
Durchbruch angebracht, der die Öffnung
für den
Brennstoffdampf bildet. In der Praxis erstreckt sich vorzugsweise
an zwei einander gegenüberliegenden
Rändern
der Deckwand jeweils ein senkrechter Wandabschnitt. Jeder senkrechte
Wandabschnitt weist eine Reihe von fensterartigen Durchbrüchen auf,
die aneinandergrenzend über
die gesamte Länge
des Wandabschnitts angebracht sind. Jeder der senkrechten Wandabschnitte
liegt neben einer Seite eines quaderförmigen porösen Körpers und fixiert diesen im
Aufnahmebereich der Wanne. Die Durchbrüche in dem senkrechten Wandabschnitt
erstrecken sich vorzugsweise zumindest teilweise oberhalb der Oberseite
des porösen
Körpers.
Dies führt
zu einer optimalen Zuströmung
von Brennstoffdämpfen
durch die seitlich des porösen
Körpers
liegenden fensterartigen Durchbrüche
zur Oberseite des porösen
Dochtkörpers
hin, auf der sich die Flamme ausbildet.
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Um
die Größe der Flammen
beeinflussen zu können,
kann zumindest ein bewegbares Abdeckteil vorgesehen sein, mit dem
die Flammenöffnung
zumindest teilweise verschließbar
ist.
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Ferner
kann die Wanne des Brenners in ein Schutzgehäuse eingesetzt sein, dessen
Wände einen
Abstand zur Außenseite
der Wanne aufweisen. Der obere Rand des Schutzgehäuses kann
dabei gleichzeitig als Führung
für das
Abdeckteil des Brenners dienen. Hierbei ragt der obere Rand des
Schutzgehäuses
einige Millimeter über
die Deckwand der Wanne hinaus. Das Abdeckteil liegt auf der Deckwand
auf und wird durch den genannten oberen Rand der Seitenwände des
Schutzgehäuses
geführt. Bei
einem kastenförmigen,
oben offenen Schutzgehäuse
kann das Abdeckteil vorzugsweise in Querrichtung verschiebbar zwischen
den oberen Rändern der
zwei zueinander parallel und quer verlaufenden Seitenwände des
Schutzgehäuses
angeordnet sein.
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An
den Enden der Flammenöffnung
kann die Wanne Deckwandstege aufweisen, die sich außerhalb
der Wanne erstrecken. Auf diesen Deckwandstegen liegt das Abdeckteil
auf, wenn es über
die Flammenöffnung
und damit über
den Aufnahmebereich geschoben wird. Auf diese Weise wird zwischen dem
Abdeckteil und dem porösen
Dochtkörper
ein direkter Kontakt vermieden, der zu einer Zerstörung oder
Beschädigung
des porösen
Körpers
führen könnte.
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Zusätzlich zu
den Deckwandstegen an den Enden der Flammenöffnung weist die Wanne vorzugsweise
umlaufende Deckwandstege auf, die sich außerhalb der Wanne erstrecken.
Diese Deckwandstege halten die Distanz zwischen den umlaufenden Wänden des
Schutzgehäuses
und der Außenseite der
Wanne ein.
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In
der Praxis kann zu beiden Seiten der Flammenöffnung ein Abdeckteil angeordnet
sein, so daß der
poröse
Körper
durch Verschieben zweier Abdeckteile abdeckbar ist. Hierbei wird
auch dann eine symmetrische Zuströmung der Brennstoffdämpfe sichergestellt,
wenn die Flammenöffnung
durch die zwei Abdeckteile teilweise geschlossen ist.
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Um
einen Abstand zwischen der Bodenwandung der Wanne und dem Gehäuseboden
zu schaffen, ist zwischen Wanne und Schutzgehäuse ein Auflageelement oder
eine Mehrzahl von Auflageelementen vorgesehen, auf dem oder denen
die Wanne aufliegt. Die Auflageelemente können aus einem Material mit
geringer Wärmeleitfähigkeit,
z. B. aus Keramik bestehen. Sie können zwischen der Bodenwandung der
Wanne und dem Gehäuseboden
angeordnet sein. Die Auflageelemente sind vorzugsweise entweder
mit dem Schutzgehäuse
oder mit der Wanne fest verbunden.
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Die
Auflageelemente können
aber mit anderen Teilen der Wanne zusammenwirken. Sie können beispielsweise
an der längs
verlaufenden oder quer verlaufenden Gehäusewand angeordnet sein und
in das Innere des Gehäuses
ragen, so daß die
Deckwandstege, welche von der Wanne nach außen ragen, auf den Auflageelementen
aufliegen.
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In
der Praxis bestehen die Wanne und das Schutzgehäuse sowie vorzugsweise auch
die Abdeckteile aus Edelstahl. Edelstahl bewahrt auch dann eine
ansprechende Optik, wenn er häufig
höheren
Temperaturen ausgesetzt ist.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
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1 eine
schaubildliche Darstellung der Wanne mit Schutzgehäuse des
erfindungsgemäßen Brenners;
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2 eine
entlang der Schnittlinie II-II in Fig. geschnittene Darstellung
der Wanne mit Schutzgehäuse;
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3 eine
entlang der Schnittlinie III-III in 1 geschnittene
Darstellung der Wanne mit Schutzgehäuse und
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4 eine
Explosionszeichnung der Bestandteile des Brenners aus den 1 bis 3.
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Der
in den 1 bis 4 dargestellte Brenner besteht
aus einem Schutzgehäuse 1,
in das eine Wanne 2 eingefügt ist. Das Schutzgehäuse 1 weist eine
quaderförmige
Form auf und ist oben offen. Der Gehäuseboden 3 ist mit
mehreren Auflageelementen 4, vorzugsweise aus Keramik versehen.
Die Auflageelemente 4 können
beispielsweise mit dem Gehäuseboden 3 verklebt
werden.
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Die
längs verlaufenden
Gehäusewände 5 und
die quer verlaufenden Gehäusewände 6 sind
etwas höher
als die in das Schutzgehäuse 1 eingesetzte
Wanne 2. Die Wanne 2 besteht aus einer Bodenwand 7,
zwei längs
verlaufenden Seitenwänden 8 und
zwei quer verlaufenden Seitenwänden 9 sowie einer
Deckwand 10.
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Wie
insbesondere in den 2 und 3 ersichtlich,
liegt die Deckwand 10 etwas unterhalb des oberen Randes
der Gehäusewände 5, 6.
Der obere Rand der Gehäusewände 5, 6 bildet
folglich einen umlaufenden Vorsprung, der die Deckwand 10 umgibt.
Auf die Deckwand 10 werden zwei Abdeckteile 11 aufgelegt.
Wie in der 1 durch die bidirektionalen
Pfeile angedeutet, können
die Abdeckteile 11 auf der Deckwand 10 aufliegend
verschoben werden.
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In
der Mitte der Deckwand 10 ist eine längliche Flammenöffnung 12 vorgesehen.
Unterhalb der Flammenöffnung 12 liegt
der Aufnahmebereich 18 (vgl. 2 und 3)
für einen
als Docht wirkenden porösen
Körper 13 (vgl. 4).
In den 2 und 3 ist die Lage des Aufnahmebereichs 18 durch strichpunktierte
Linien dargestellt. Es ist in 3 zu erkennen,
daß der
Aufnahmebereich 18 für
den porösen
Körper 13 im
wesentlichen von der einen zur anderen quer verlaufenden Seitenwand 9 der
Wanne reicht.
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Von
der Deckwand 10 der Wanne sind seitlich der Flammenöffnung 12 senkrecht
nach unten und ins Innere der Wanne zwei ragende Wandabschnitte 14 abgekantet.
Diese senkrechten Wandabschnitte 14 bilden die seitlichen
Führungen für den porösen Körpers 13 und
begrenzen den Aufnahmebereich 18. Die senkrechten Wandabschnitte 14 sind
mit fensterartigen Durchbrüchen 15 versehen,
welche Öffnungen
bilden. Durch die Durchbrüche 15 können die
Dämpfe
des in der Wanne 2 aufgenommenen Brennstoffs seitlich unmittelbar
zur Oberseite des porösen
Körpers 13 strömen. Zusätzlich ist
der poröse Körper 13 in
den in die Wanne 2 eingefüllten Brennstoff eingetaucht
und saugt den Brennstoff auf. Durch die Kapillarwirkung innerhalb des
porösen
Körpers 13 wird
der Brennstoff führt
zu dessen Oberseite gesogen. Diese beiden Wege der Brennstoffzufuhr
in den Bereich der Oberseite des porösen Körpers 13 bewirkt eine
sehr gleichmäßige Ausbildung
kleiner gelb leuchtender Flammen oberhalb des porösen Körpers 13 innerhalb
des Aufnahmebereichs 18 und somit im Bereich der Flammenöffnung 12 in
der Deckwand 10.
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Der
Aufnahmebereich 12 kann durch die Abdeckteile 11 mehr
oder weniger weit verschlossen werden. Die Abdeckteile 11 liegen
verschiebbar auf der Deckwand 10 auf.
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Dabei
dient der obere Rand der längs
verlaufenden Gehäusewände 5 als
Anschlag für
die nach außen
gerichtete Verschiebebewegung der Abdeckteile 11. Der obere
Rand der quer verlaufenden Gehäusewände 6 dient
als Führung
für die
Abdeckteile 11. Zum Verschieben der Abdeckteile 11 in
heißem Zustand
sind Ausnehmungen 16 in den Abdeckteilen 11 angeordnet,
eine Metallstange eingesteckt werden kann, um die Abdeckteile zu 11 verschieben.
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Ein äußerer Steg 17 der
Deckwand, welcher eine Breite von etwa 1 cm aufweist, hält die Seitenwände 8, 9 der
Wanne 2 im Abstand zu den Gehäusewänden 5, 6.
Der Deckwandsteg 17 führt
ferner die Abdeckelemente 11 im Bereich der Flammenöffnung 12.
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Da
der Aufnahmebereich 18 für den porösen Körper 13 vollständig unterhalb
der Oberseite der Deckwand 10 und der Deckwandstege 17 liegt,
besteht nicht die Gefahr, daß die
Abdeckelemente 11 in Kontakt mit dem porösen Körper 13 treten.
Die auf den Deckwandstegen 17 aufliegenden Abdeckteile können den
porösen
Körper 13 nicht
berühren
und folglich nicht beschädigen.
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Zur
optimalen Verwirklichung einer Dochtwirkung ohne die Gefahr einer
Zerstörung
des porösen Körpers 13 besteht
dieser vorzugsweise aus schaumartigem Keramikmaterial. Beispielsweise
ist unter der Marke VUKOPOR® A ein schaumartiges Keramikmaterial
erhältlich,
welches zur Verwendung als keramischer Schaumfilter in Gießereien
angeboten wird. Der Keramikschaum besteht im wesentlichen aus Al2O3 und SiO2 und ist mit Porositäten von 10, 20 und 30 ppi (Poren
pro laufendem Zoll; entspricht ca. 3,94, ca. 7,88 und ca. 11,82
Poren pro cm)) verfügbar.
Bei einem praktischen Beispiel hat sich eine Porosität von 10
ppi als optimal erwiesen. Dieser Keramikschaum kann Temperaturen
von bis zu 1350°C ausgesetzt
werden.
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Alternativ
können
zu einem Keramikschaum kann auch ein Metallschaum oder ein poröses Sintermaterial
aus Metall oder Keramik verwendet werden.
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In
den Zeichnungen wird die vorteilhafte Wirkung in Verbindung mit
einem als Kamineinsatz verwendbaren Brenner beschrieben. In diesem
Fall kann der Docht die Flammenöffnung
durchragen. Wenn im Umfangsbereich des Dochtes keine Nebenströmkanäle für den verdampften
Brennstoff angeordnet sind, kann der Docht eine höhere Porosität (z. B.
30 ppi = 11,8 Poren pro cm) aufweisen.
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- 1
- Schutzgehäuse
- 2
- Wanne
- 3
- Gehäuseboden
- 4
- Auflageelement
- 5
- längs verlaufende
Gehäusewand
- 6
- quer
verlaufende Gehäusewand
- 7
- Bodenwand
- 8
- längs verlaufende
Seitenwand der Wanne
- 9
- quer
verlaufende Seitenwand der Wanne
- 10
- Deckwand
- 11
- Abdeckteil
- 12
- Flammenöffnung
- 13
- poröser Körper
- 14
- senkrechter
Wandabschnitt
- 15
- Durchbruch, Öffnung
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Deckwandsteg
- 18
- Aufnahmebereich