DE102011113686B4

DE102011113686B4 - Luftzufuhrvorrichtung für eine Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE102011113686B4
Application number: DE102011113686A
Authority: DE
Inventors: Sigmund Alfons Sobotta; Kai Dumslaff; Christian Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2031-09-21
Also published as: DE102011113686A1

Abstract

Luftzufuhrvorrichtung (1) für eine Heizeinrichtung (2) mit einem Brennraum (3) und einem Nachbrennraum (4) und dem Brennraum (3) sowie dem Nachbrennraum (4) zugeordneten Ausströmöffnungen (5) für Primär – und Sekundärluft, die auf mindestens einem Schacht (6) mit einer Mantelfläche (7) angeordnet sind, wobei der Schacht (6) ein Zuführkanal sowohl für Primär- als auch Sekundärluft ist und innerhalb des Brennraums (3) und des Nachbrennraums (4) auf einem Brennraumboden (8), der mindestens einen Luftleitkanal (9) aufweist, angeordnet ist und in den Nachbrennraum (4) hineinreicht, und der Luftzufuhrvorrichtung eine Drosselvorrichtung (11) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnungen (5) für die Primärluft auf einem Bereich der Mantelfläche (7) des Schachts (6) angeordnet sind, der sich im Brennraum (3) befindet, dass die Ausströmöffnungen (5) für die Sekundärluft auf einem anderen Bereich der Mantelfläche (7) des Schachts (6) angeordnet sind, der sich im Nachbrennraum (4) det, dass der Mantel Mittel zur Kühlung (10) der Frischluft aufweist, dass die Mantelfläche (7) von einem Hitzeschild (12) umgeben ist, und dass die Mantelfläche (7) und der Hitzeschild (12) einen Abstand voneinander haben, und dass das Hitzeschild (12) ebenfalls Ausströmöffnungen (5) aufweist, dass der Brennraumboden (8) Luftleitkanäle (9) und Luftverteilkanäle (9) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftzufuhrvorrichtung für eine Heizeinrichtung mit einem Brennraum und einem Nachbrennraum und dem Brennraum sowie dem Nachbrennraum zugeordneten Ausströmöffnungen für Primär- und Sekundärluft.
Es ist bekannt, dass Verbrennungsluft für Heizeinrichtungen gesteuert über dafür geregelte Einlässe geleitet wird. Die Primärluft strömt dabei häufig über eine regelbare Öffnung in einer Aschenlade in den Brennraum. Sie wird durch einen geöffneten Rüttelrost von unten dem Brennraum zugeführt. Die Sekundärluft ist die geregelte Luftmenge für die normale Verbrennung. Sie tritt meistens im Holzfach über ein veränderbares Ventil in einen am Brennraum vorbeiführenden Kanal ein, in dem sie erhitzt wird. Diese heiße Luft erreicht den Brennraum über der Ofentür und hinterspült die Scheibe. Die heiße Sekundärluft soll dabei auch sicher stellen, dass die Zündtemperatur der Gase erreicht wird. Manche Öfen besitzen darüber hinaus eine sogenannte Tertiärluftzuführung. Diese zusätzliche heiße Verbrennungsluft tritt im oberen Bereich des Brennraums aus und sorgt für die Nachverbrennung von noch nicht gezündeten Gasen, die sonst unverbrannt im Schornstein verschwinden würden.
Aus der AT 399 572 B ist eine Zugregelvorrichtung mit einem Brennraum und einen um den Brennraum angeordneten Konvektionsraum bekannt. Im Brennraum sind Ausströmöffnungen für die Primärluft und die Sekundärluft angeordnet. Die Ausströmöffnungen für die Sekundärluft sind mit einem Auslass eines Sekundärkanals verbunden. Dessen Einlass ist im Bereich eines Einlasses für einen Primärluftkanal angeordnet. Den Einlässen ist eine gemeinsame Zugregelvorrichtung zugeordnet.
Die DE 4403615 B4 betrifft eine Verteilungsvorrichtung für Sekundärluft in einer Heizeinrichtung mit einer Zuluftregelvorrichtung. Dabei sind die Ausströmöffnungen für die Sekundärluft im oberen Teil des Brennraums angeordnet, die mit einem Sekundärluftkanal verbunden sind und im Brennraum im Bereich der Oberkante eines Türausschnittes der Heizeinrichtung angeordnet sind.
Aus der GB 1901/18066 A ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Zufuhr von Sekundärluft bekannt. Die Ausströmöffnungen sind an der Vorderseite des Brennraums angeordnet und reichen vertikal in den Brennraum.
Die US 1 310 327 A zeigt eine Luftzufuhrvorrichtung für Primär- und Sekundärluft, die auf dem Brennraumboden angeordnet ist und mittels zwei überkreuzter Rohre so zentriert wird, dass sie sich auf der unmittelbar über der Öffnung der zentralen Luftzufuhr auf dem Brennraumboden befindet.
Die US 1 671 147 A zeigt eine gattungsgemäße Luftzufuhrvorrichtung mit einem unter dem Brennraumboden angeordneten Luftleitkanal und einem Gebläse für die Frischluftzufuhr. Die Luftzufuhrvorrichtung ist am oberen Ende geöffnet. Die Sekundärluft wird durch eine Abdeckung die über der Austrittsöffnung angeordnet ist umgelenkt und nach unten dem Brennraum zugeführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Luftzufuhrvorrichtung zu schaffen, mit der eine möglichst rückstandfreie Verbrennung erreicht wird und die einfach und wirtschaftlich hergestellt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, eine Luftzufuhrvorrichtung für eine Heizeinrichtung mit einem Brennraum und einem Nachbrennraum und dem Brennraum sowie dem Nachbrennraum zugeordneten Ausströmöffnungen für Primär- und Sekundärluft, so zu gestalten, dass die Ausströmöffnungen auf mindestens einem Schacht mit einer Mantelfläche angeordnet sind, und der Schacht ein Zuführkanal sowohl für Primär- als auch Sekundärluft ist. Die gemeinsame Zuführung von Primär- und Sekundärluft durch einen gemeinsamen Zuführkanal bewirkt nach dem Anbrennen des Brennguts und der gleichzeitigen Erwärmung der zugeführten Frischluft eine Sogwirkung im Zuführkanal, so dass ständig Frischluft angesaugt wird. Die angesaugte Frischluft tritt dann entweder als Primärluft in den Brennraum oder als Sekundärluft in den Nachbrennraum, so dass vorteilhaft eine bessere Verbrennung des Brennguts erreicht wird. Dazu ist der Schacht, der erfindungsgemäß den Zuführkanal bildet, innerhalb des Brennraums und des Nachbrennraums auf einem Brennraumboden angeordnet. Damit wird erreicht, dass die Frischluft unmittelbar in das Brenngut geleitet wird und der zugeführte Sauerstoff optimal mit den Gasen im Brennraum und Nachbrennraum oxidiert und gut verbrennt. Die hohen Verbrennungstemperaturen, die dadurch erreicht werden, verbrennen auch den Ruß, der sich an der Ofenscheibe ablagert. Die bekannten Anordnungen von Ausströmöffnungen für Sekundärluft an der Ofentürscheibe sind nicht mehr notwendig. Der Brennraumboden weist mindestens einen Luftkanal auf und dient zur Zuführung der Frischluft in den Schacht. Es ist auch möglich, mehrere Schächte auf dem Brennraumboden anzuordnen und somit eine größere Heizeinrichtung zu betreiben. Erfindungsgemäß sind die Ausströmöffnungen für die Primärluft auf einem Bereich der Mantelfläche des Schachts angeordnet, der sich im Brennraum befindet. Damit wird erreicht, dass die Verbrennungsluft direkt dem Brenngut zugeführt wird. Die Ausströmöffnungen für die Sekundärluft sind auf einem anderen Bereich der Mantelfläche des Schafts angeordnet, der sich im Nachbrennraum befindet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Schacht in seiner Form nach oben hin konisch verjüngt und sein oberes Ende abgedeckt. Die mit der konische Verjüngung einhergehende Querschnittsverkleinerung des Schachts wirkt sich auf das Strömungsverhalten der Frischluft im Zuführkanal aus. Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt zu, und damit auch die Einströmgeschwindigkeit der Sekundärluft in den Nachbrennraum. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Verbrennung aus.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Ausströmöffnungen miteinander verbunden und in Form eines Längsschlitzes ausgebildet. Die Ausführung eines Längsschlitzes als einzige Ausströmöffnung für Primärluft und Sekundärluft gewährleistet zum einen eine bessere Zuführung der Frischluft, darüber hinaus wirkt sich die Ausbildung als Längsschlitz auch vorteilhaft auf den Herstellprozess des Schachts aus.
Vorteilhaft ist der Längsschlitz in Form einer Helix mindestens einmal um die Längsachse des Schachts gewunden. Die dadurch erreichte Verwirbelung und Zirkulation der Verbrennungsluft, bewirkt eine intensive Vermischung der Verbrennungsgase. Dies bewirkt eine homogene Temperaturverteilung und eine Verringerung des erforderlichen Luftüberschusses bei der Verbrennung.
Gemäß der Erfindung weist der Mantel Mittel zur Kühlung der Frischluft auf. Die Mantelkühlung ermöglicht eine geringere Materialstärke des Zufuhrkanals. Außerdem kann die zugeführte Frischluft gezielt gekühlt werden und dadurch die Zuführmenge an Primärluft und Sekundarluft geregelt werden.
Vorteilhaft ist der Schacht in Form einer Düse ausgebildet. Der Düsenkonus beschleunigt die Frischluftzufuhr und entlastet den Kaminzug.
Beim Betrieb wird die Luftzufuhrvorrichtung durch eine Drosselvorrichtung gesteuert. Mit der Drosselvorrichtung wird die Zufuhr von Primär- und Sekundärluft gleichzeitig geregelt. Durch die Drosselvorrichtung kann die Abbrandgeschwindigkeit sowie die Brenntemperatur heruntergefahren werden, um unerwünschte Stickoxide bei einer Verbrennung mit zu hohen Temperaturen zu vermeiden.
Erfindungsgemäß ist die Mantelfläche von einem Hitzeschild umgeben. Dabei haben die Mantelfläche und der Hitzeschild einen Abstand voneinander. Der Hitzeschild weist erfindungsgemäß Ausströmöffnungen auf. Zwischen dem Zuführkanal, der Kühleinrichtung und dem Hitzeschild befindet sich ein Luftpolster, um auftretende Wärmeausdehnung des Materials zu berücksichtigen. Außerdem dient der Hitzeschild erfindungsgemäß auch als Reflektor für die Hitzestrahlung im Brandherd und verbessert dadurch den Verbrennungsvorgang.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen detailliert beschrieben. Dabei zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung einer Heizeinrichtung mit einem Brennraum und einem Nachbrennraum
2 eine vereinfachte Darstellung einer Luftzufuhrvorrichtung,
1 zeigt eine Heizeinrichtung 2 mit einem Brennraum 3 und einem Nachbrennraum 4. In der Mitte des Brennraums 3 und des Nachbrennraums 4 befindet sich ein schachtartig ausgebildeter Zuführkanal 6 für die Frischluftzufuhr. Der Schacht 6 ist zentral auf dem Brennraumboden 8 angeordnet, so dass die Frischluft dem Brenngut zentral zugeführt wird. Es ist auch denkbar, dass der Schacht 6 die Form eines Zylinders oder eines Kegelstumpfes aufweist. Beide Alternativen sind in 1 nicht dargestellt. Die Ausstromöffnungen 5 sind in 1 miteinander verbunden und haben die Form eines Längsschlitzes, wobei die Größe des Längsschlitz in 1 auf Grund einer vereinfachten Darstellung übertrieben breit dargestellt ist. Um das Grundprinzip der Erfindung zu ermöglichen, ist aber der Längsschlitz so eng bemessen, dass das Strömungsverhalten der Frischluft nicht abbricht und eine ständige Zufuhr von Primär- und Sekundärluft gewährleistet ist. Dabei wird die Frischluft auf Grund der Erwärmung im Schacht sogartig in die Luftleitkanäle 9, die in 1 nicht dargestellt sind, gesaugt. Mittels einer gemeinsamen Drosselvorrichtung 11 wird die Luftzufuhr zentral gesteuert. In 1 ist das Brenngut um den Schacht herum angeordnet, sodass die Frischluft sich direkt mit dem Brenngas vermischt. Nach Entzünden des Brennguts bildet sich ein Brennkanal mit einem Glutstock um den schachtartig ausgebildeten Zuführkanal. Durch den Längsschlitz wird im Bereich des Brennraums 3 Primärluft und im Bereich des Nachbrennraums 4 Sekundärluft zugeführt, die durch den Kaminzug angesaugt werden. Die Heizgase, die im Brennraum 3 entstehen gelangen in den Nachbrennraum 4 und werden hier durch die Sekundärluft verbrannt, so dass eine emissionsärmere Verbrennung erreicht wird. Durch die aufgeheizte Frischluft entsteht eine Sogwirkung, so dass ständig frische Luft in den Brennraum 3 und Nachbrennraum 4 gesaugt wird.
2 zeigt eine vereinfachte Darstellung einer Luftzufuhrvorrichtung 1 mit einem Längsschlitz, der in Form einer Helix um die Langsachse des Schachts 6 gewunden ist. Um den Mantel ist ein Hitzeschild angeordnet. Zwischen Hitzeschild 12 und Mantel 7 des Schachts 6 miteinander verbunden und haben die Form eines Längsschlitzes, wobei die zur Kühlung 10 auf. Mittel zur Kühlung 10 sind in 2 nicht dargestellt. Der Schacht 6 ist auf dem Brennraumboden 8 angeordnet. Im Brennraumboden befinden sich Luftleitkanäle und Luftverteilkanäle 9. Durch die helixförmige Anordnung des Längsschlitzes wird bei der Luftzufuhr eine Drallströmung erzeugt. Die dadurch erzielten Verwirbelungen bewirken eine homogene Temperaturverteilung und eine erhebliche Verringerung des erforderlichen Luftüberschusses bei der Verbrennung.
Bezugszeichenliste

1: Luftzufuhrvorrichtung
2: Heizeinrichtung
3: Brennraum
4: Nachbrennraum
5: Ausströmöffnungen
6: Schacht
7: Mantelfläche
8: Brennraumboden
9: Luftleitkanäle bzw. Luftverteilkanäle
10: Mittel zur Kühlung
11: Drosselvorrichtung
12: Hitzeschild

Claims

Luftzufuhrvorrichtung (1) für eine Heizeinrichtung (2) mit einem Brennraum (3) und einem Nachbrennraum (4) und dem Brennraum (3) sowie dem Nachbrennraum (4) zugeordneten Ausströmöffnungen (5) für Primär – und Sekundärluft, die auf mindestens einem Schacht (6) mit einer Mantelfläche (7) angeordnet sind, wobei der Schacht (6) ein Zuführkanal sowohl für Primär- als auch Sekundärluft ist und innerhalb des Brennraums (3) und des Nachbrennraums (4) auf einem Brennraumboden (8), der mindestens einen Luftleitkanal (9) aufweist, angeordnet ist und in den Nachbrennraum (4) hineinreicht, und der Luftzufuhrvorrichtung eine Drosselvorrichtung (11) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnungen (5) für die Primärluft auf einem Bereich der Mantelfläche (7) des Schachts (6) angeordnet sind, der sich im Brennraum (3) befindet, dass die Ausströmöffnungen (5) für die Sekundärluft auf einem anderen Bereich der Mantelfläche (7) des Schachts (6) angeordnet sind, der sich im Nachbrennraum (4) det, dass der Mantel Mittel zur Kühlung (10) der Frischluft aufweist, dass die Mantelfläche (7) von einem Hitzeschild (12) umgeben ist, und dass die Mantelfläche (7) und der Hitzeschild (12) einen Abstand voneinander haben, und dass das Hitzeschild (12) ebenfalls Ausströmöffnungen (5) aufweist, dass der Brennraumboden (8) Luftleitkanäle (9) und Luftverteilkanäle (9) aufweist.
Luftzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (6) sich in seiner Form nach oben konisch verjüngt und sein oberes Ende abgedeckt ist.
Luftzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmöffnungen (5) miteinander verbunden sind und als ein Längsschlitz ausgebildet sind.
Luftzufuhrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Längsschlitz in Form einer Helix mindestens einmal um die Längsachse des Schachts (6) gewunden ist.
Luftzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (6) die Form einer Düse aufweist.