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Die Erfindung betrifft einen Holzofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Holzofen ist aus der
US 4,643,165 A bekannt. Dieser weist eine Brennkammer für ein das Holz zu verbrennendes Feuer und einen Rauchabzug auf. Verbrennungsluft tritt über mehrere Einlässe in einer Wand des Holzofens in die Brennkammer ein, wobei die Einlässe primäre Einlassanschlüsse, sekundäre Einlassanschlüsse und tertiäre Einlassanschlüsse umfassen. Die über die primären Einlassanschlüsse eindringende und durch einen primären Auslass in die Brennkammer austretende Verbrennungsluft verteilt bzw. bewegt sich in einer im Uhrzeigersinn zirkulierenden Bewegung in der Brennkammer nach oben in Richtung des Rauchabzugs, wobei die über die sekundären Einlasskanäle eindringende Verbrennungsluft über Kanäle bzw. Kammern in eine Sekundärluftkammer geleitet wird und von dort aus über sekundäre Auslässe bzw. Öffnungen der in der Brennkammer zirkulierenden Verbrennungsluft zugegeben wird. Ein zum Rauchabzug führender Durchgangsweg wird von einer Tertiärluftkammer beschränkt, die einen tertiären Auslass bzw. einen umlaufenden Spalt aufweist. Durch diesen Spalt gelangt die durch die tertiären Einlassanschlüsse eindringende Verbrennungsluft in den Verbrennungsluftstrom im Durchgangsweg. Die sekundäre und tertiäre Luft wird dabei über die im Ofen stattfindende Verbrennungsreaktion vorgewärmt. Die so vorgewärmte Sekundärluft und Tertiärluft soll zu einer möglichst vollständigen Verbrennung der entstehenden Gase genutzt werden, um den Schadstoffausstoß so gering wie möglich zu halten.
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Die Verbrennung erfolgt jedoch nicht zufriedenstellend, da die Vorwärmung der Sekundärluft und Tertiärluft durch die Verbrennungsreaktion in der Brennkammer nicht ausreicht, um eine vollständige Verbrennung zu erzielen, weshalb der Schadstoffausstoß nicht zuverlässig kontrolliert werden kann.
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Es besteht daher die Aufgabe, einen Holzofen so weiterzubilden, dass dieser eine vollständige und zuverlässige rauchfreie als auch geruchsfreie Verbrennung der Gase und somit eine Reduzierung des Schadstoffaustoßes ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Holzofen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Holzofens;
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2 eine Seitenansicht des Holzofens von 1 in geschnittener Darstellung,
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3 eine Darstellung des Holzofens von 2 in der Schnittebene A-A,
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4 eine Darstellung des Holzofens von 3 in der Schnittebene B-B, und
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5 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Holzofens.
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Die perspektivische Darstellung der 1 zeigt einen Holzofen 1, dessen Wandungen beispielsweise aus einem Stahlblech gebildet sind und eine Brennkammer 2, die in dem Holzofen 1 angeordnet ist. Die Brennkammer 2 wiederum unterteilt sich in erste und zweite miteinander in Verbindung stehende Kammer 3 und 4. In der ersten Kammer 3 erfolgt die Grundverbrennung eines Brennstoffs, bei dem es sich vorzugsweise um einen aus Holz bestehenden Brennstoff, beispielsweise in Form von Holzscheiten, Stückholz, Holzpellets oder Holzhackschnitzel handelt, während in der zweiten Kammer 4 die Nachverbrennung erfolgt. Die hierbei entstehenden Verbrennungsgase werden durch einen mit der zweiten Brennkammer 4 verbundenen Rauchgasauslass 5 abtransportiert. Die Kammer 3 weist einen den Boden bildenden Verbrennungsrost 6 auf, unter dem eine Aschenlade 7 angeordnet ist, welche zur Aufnahme der Verbrennungsreste des Brennstoffs dient. Zur Entfernung der Verbrennungsreste ist die Aschenlade 7 aus dem Holzofen 1 entnehmbar oder weist eine hier nicht gezeigte Lade auf.
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Seitlich neben der Aschenlade 7, also unterhalb der Kammer 3, verlaufen ein Primärluftkanal 8 und ein Sekundärluftkanal 9 über die gesamte Länge der Kammer 3. Der Primärluftkanal 8, welcher sich über eine Innenwand 10 der Kammer 3 erstreckt, weist mindestens einen Primärluftauslass 11 in Form einer Bohrung auf, wobei der Primärluftauslass 11 in Verbindung mit der Kammer 3 steht. Die Aschenlade 7 weist ebenfalls mindestens eine Bohrung 12 auf, die parallel zu dem Primärluftkanal 8 und Sekundärluftkanal 9 ausgebildet ist. Der Holzofen 1 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel symmetrisch ausgebildet, was bedeutet, dass die zuvor beschriebenen Kanäle und auch alle weiteren Komponenten symmetrisch zu mindestens einer Ebene ausgebildet sind.
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Eine Grundplatte 13 bildet sowohl den Abschluss des Holzofens 1 als auch einen Verbrennungsluftkanal 14, der mit einem in dieser Zeichnung nicht gezeigten Zuluftkanal 15 in Verbindung steht.
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2 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Holzofens 1 von 1, aus welcher der Verlauf des Primärluftkanals 8 und des Sekundärluftkanals 9 unterhalb und entlang der gesamten Länge der Kammer 3 ersichtlich ist. Unterhalb des Primärluftkanals 8 und des Sekundärluftkanals 9 ist der Verbrennungsluftkanal 14 mit dem Zuluftkanal 15 ersichtlich.
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An den Primärluftkanal 8 und den Sekundärluftkanal 9 schließt sich eine mit dem Sekundärluftkanal 9 verbundene Vorwärmzone 16 an, welche einen Teil der Kammer 4 bildet. Oberhalb der Vorwärmzone 16 ist in der Kammer 4 weiterhin ein Venturirohr 17 angeordnet, welches sowohl über einen Rauchgaseintritt 18 mit der Kammer 3 und über einen Sekundärluftauslass 19 mit der Vorwärmzone 16 in Verbindung steht. In dem Sekundärluftauslass 19 der Vorwärmzone 16 ist zur Filterung der Verbrennungsluft ein Filterelement 20 angeordnet, bei dem es sich vorzugsweise um einen Keramikschaumfilter handelt. Zum Abtransport der Verbrennungsgase ist das Venturirohr 17 mit dem Rauchgasauslass 5 der Kammer 4 verbunden. In dem Rauchgasauslass 5 sind nicht gezeigte Keramikfüllkörper angeordnet, welche zu einer Verwirbelung der Verbrennungsgase führen. Ferner ist dem Rauchgasauslass 5 ein ebenfalls nicht gezeigter Wärmetauscher zugeordnet.
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Parallel zum Venturirohr 17 verläuft ein Tertiärluftkanal 21, der im Detail nachfolgend in 3 beschrieben wird. Der Tertiärluftkanal 21 weist einen mit Bohrungen versehenen Tertiärluftauslass 22 in Form eines Ringkanals auf, der konzentrisch zur engsten Stelle des Venturirohrs 17 angeordnet ist und mit diesem in Verbindung steht. Im Tertiärluftkanal 21 ist ein erstes Heizelement 23 angeordnet, welches sich von der Grundplatte 13 über die Vorwärmzone 16 bis in den Tertiärluftkanal 21 erstreckt. Bei dem ersten Heizelement 23 handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische Heizpatrone. Dem ersten Heizelement 23 ist ein nicht gezeigter Ventilator zugeordnet, welcher dazu dient, das erste Heizelement 23 zu kühlen, um eine Überhitzung zu verhindern.
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Der Primärluftkanal 8, der Sekundärluftkanal 9 und der Tertiärluftkanal 21 werden über den Verbrennungsluftkanal 14 und Zuluftkanal 15 mit Verbrennungsluft versorgt, welche sich in eine Primärluft 24, eine Sekundärluft 25 und eine Tertiärluft 26 unterteilt und von den vorgenannten Kanälen gefördert wird. Hierbei wird die Sekundär- und Tertiärluft 25, 26 zunächst gemeinsam im Sekundärluftkanal 9 gefördert. Die Aufteilung der Sekundärluft 25 und der Tertiärluft 26 erfolgt in der Vorwärmzone 15.
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In 3 ist eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Holzofens 1 von 2 in der Schnittebene A-A gezeigt. Der Tertiärluftkanal 21 ist mit der Vorwärmzone 16 über eine Öffnung 27 verbunden. Durch diese Öffnung 27 erstreckt sich entlang eines Teils des Tertiärluftkanals 21 das erste Heizelement 23, welches zur Erwärmung der Tertiärluft 26 dient. Auch in 4 ist der Ringkanal des Tertiärluftauslasses 22 des Tertiärluftkanals 21 ersichtlich, welcher mit der engsten Stelle des Venturirohrs 17 mit diesem verbunden ist. An dieser Stelle des Venturirohrs 17 erfolgt die Nachverbrennung der Verbrennungsgase in der Kammer 4.
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In einem in 5 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Holzofens 1 ist die Vorwärmzone 16 um ein zweites Heizelement 28 ergänzt. Baugleiche Merkmale sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In die Vorwärmzone 16 ist ein zweites Heizelement 28 angeordnet, welches zur Erwärmung der Sekundärluft 25 als auch zur Erwärmung der Tertiärluft 26 dient. Bei dem zweiten Heizelement 28 handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische Heizpatrone. Dem zweiten Heizelement 28 ist ein nicht gezeigter Ventilator zugeordnet, welcher dazu dient, das zweite Heizelement 28 zu kühlen, um eine Überhitzung zu verhindern.
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Nachfolgend wird anhand der 1 bis 4 die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Holzofens 1 erläutert.
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Zu Beginn des Verbrennungsvorgangs wird der Brennstoff in die erste Kammer 3 auf den Verbrennungsrost 6 platziert und angezündet. Eine nicht gezeigte Tür verschließt die Kammer 3 des Holzofens 1.
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Der Zuluftkanal 15 versorgt den Verbrennungskanal 14 mit der Verbrennungsluft, welche sich in die Primär- 24, Sekundär- 25 und Tertiärluft 26 unterteilt. Die Verbrennungsluft strömt in Richtung der Pfeile entlang des Verbrennungskanals 15, wobei die Primärluft 24 entlang des Primärluftkanals 8 und die Sekundär- 25 und Tertiärluft 26 entlang des Sekundärluftkanals 9 weiterströmt. Die Primärluft 24 strömt durch den mindestens einen Primärluftauslass 11 des Primärluftkanals 8 in die Kammer 3. Auch durch die Bohrung 12 der Aschenlade 7 tritt Primärluft 24 in die Aschenlade 7 ein und strömt durch den Verbrennungsrost 6 nach oben. Die Primärluft 24 versorgt somit den Brennstoff mit Verbrennungsluft. Die hierbei in der Kammer 3 entstehender Verbrennungsgase werden auf Grund eines natürlichen Zugs durch den Rauchgaseintritt 18 in das Venturirohr 17 der zweiten Kammer 4 geleitet.
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Die unterhalb des Primärluftkanals 8 im Sekundärluftkanal 9 in Richtung Vorwärmzone 16 strömende Sekundär- 25 und Tertiärluft 26 erwärmt sich durch die in der Kammer 3 stattfindende Verbrennungsreaktion. In der Vorwärmzone 16 teil sich nun die Sekundärluft 25 von der Tertiärluft 26, wobei die Sekundärluft 25 durch den Sekundärluftauslass 19 und dem darin angeordneten Filterelement 20 von der Vorwärmzone 16 in das Venturirohr 17 der Kammer 4 strömt. Die Sekundärluft 25 mischt sich dabei mit den aus dem Rauchgaseintritt 18 einströmenden Verbrennungsgasen aus der Kammer 3.
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Die Tertiärluft 26 strömt von der Vorwärmzone 16 durch die Öffnung 27 in den Tertiärluftkanal 21. Dort wird die Tertiärluft 26 durch das im Tertiärluftkanal 21 angeordnete erste Heizelement 23 weiter erwärmt. Über den Tertiärluftauslass 22 in Form des Ringkanals strömt die Tertiärluft 26 in die engste Stelle des Venturirohrs 17. Hierbei mischt sich die Tertiärluft 26 mit den mit der Sekundärluft 25 vermischten Verbrennungsgasen aus der ersten Kammer 3. An der Stelle des Eintritts der Tertiärluft 26 durch den Tertiärluftauslass 22 findet auch die Nachverbrennung der Verbrennungsgase statt. Auf Grund der weiteren Erwärmung der Tertiärluft 26 durch das erste Heizelement 23 wird eine ausreichend hohe Nachverbrennungstemperatur erreicht, wodurch die Partikel oder Schadstoffe vollständig verbrannt werden. Ebenfalls wird hierdurch das in der Grundverbrennung freiwerdende Holzgas vollständig verbrannt. Somit wird ein niedriger Kohlenstoffmonoxidausstoß ermöglicht.
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Zur Regelung des Schadstoffaustoßes können die Heizelemente 23 und 28 elektronisch gesteuert werden, um die Heizleistung zu erhöhen und oder reduzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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