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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbrennen von brennbarem
Material, insbesondere eines schüttfähigen festen
Brennstoffes, mit einer ringförmigen
Aufnahme für
das Material.
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Eine
derartige Vorrichtung ist aus der
DE 103 06 510 A1 bekannt. Mit der bekannten
Vorrichtung lässt
sich brennbares Material mit einem hohen Feststoffanteil kontinuierlich
auf einer Kreisbahn entlang der ringförmigen Aufnahme verbrennen.
Als brennbares Material dienen dabei insbesondere Pellets aus Holz.
Es kann aber auch anderes Material, wie beispielsweise Laub oder
Stroh verwendet werden. Nachteilig bei der bekannten Vorrichtung
ist, dass sich das brennbare Material, insbesondere die Pellets,
in der ringförmigen
Aufnahme verkeilen können, so
dass ein kontinuierlicher Transport des brennbaren Materials auf
einer Kreisbahn entlang der ringförmigen Aufnahme nicht zuverlässig gewährleistet werden
kann.
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Gerade
auf glatten Aufnahmen, wenn beispielsweise anstelle eines Drehrostes
eine glatte Scheibe, beispielsweise aus Keramik, verwendet wird
und bei nicht mitrotierenden Seitenwänden des Verbrennungskanals
kommt es in der Praxis häufig zu
einem Schlupf zwischen Pellets und Scheibe. Dies führt häufig dazu,
dass die gewünschte
Schütthöhe in dem
kreisringförmigen
Verbrennungskanal nicht erreicht wird, wodurch es zu einer Leistungsabnahme kommen
kann.
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Das
der Erfindung zu Grunde liegende Problem ist es, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Verkeilen
oder ein Aufstauen des brennbaren Materials in der Aufnahme möglichst
vermieden wird.
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Das
Problem wird bei einer Vorrichtung der eingangsgenannten Art durch
Mitnehmer zum Transportieren des Materials in Umfangsrichtung der
Aufnahme zum Verbrennen entlang einem vorgegebenen Verbrennungspfad
in der Aufnahme gelöst.
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Durch
die Mitnehmer wird ein sicherer Transport des Materials gewährleistet.
Gleichzeitig stören die
Mitnehmer die Verbrennung nicht nennenswert. Insbesondere kann eine
Luftzufuhr in der gewünschten
Weise entlang des Verbrennungskanals beeinflusst werden, ohne dass
sich die Mitnehmer dabei störend
auswirken.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung sind die Mitnehmer radial in der
Aufnahme angeordnet. Auf diese Weise sind die Mitnehmer rechtwinklig
zur Transportrichtung angeordnet, so dass sich eine effiziente Wirkungsweise
der Mitnehmer ergibt. Es ist auch möglich, die Mitnehmer schräg zur Transportrichtung
anzuordnen. Die Mitnehmer können
auch gleichmäßig über den
Umfang der Aufnahme verteilt angeordnet sein. Auf diese Weise ergibt
sich eine gleichmäßige Materialführung über den
gesamten Umfang. Die Mitnehmer können
auch rippenförmig im
Bereich der Aufnahmewand ausgebildet sein. Es hat sich gezeigt,
dass diese rippenförmige
Ausführung
im Bereich der Aufnahmewand für
einen Transport oder eine Unterstützung des Transports völlig ausreichen.
Ein geringer dabei auftretender Schlupf wirkt sich nicht nachteilig
aus. Es ist außerdem
von Vorteil, wenn die Mitnehmer eine dem Querschnitt der Aufnahme
entsprechende Gestalt haben. Auf diese Weise wird ein sicherer Transport
gewährleistet,
da der Brennstoff nicht oder kaum zwischen den Mitnehmern und einer
Wandfläche
durchrutschen kann. Es ist außerdem
möglich,
dass die Mitnehmer schaufelförmig
ausgebildet sind. In diesem Fall wird eine besonders gute Transportwirkung
erzielt. Die Mitnehmer können
außerdem
an ihren äußeren Enden
miteinander verbunden sein. Insbesondere bei Ausführung dieser
Verbindung in der Art eines Ringes wird ein Verkeilen des Brennstoffes
zwischen der Wand der Aufnahme und den Mitnehmern verhindert. Als
Material für
die Mitnehmer ist Draht, Gussmaterial oder Keramik gut geeignet.
Die Mitnehmer können außerdem eine
Beschichtung aufweisen.
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Eine
andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass
die Mitnehmer hohl ausgebildet sind, in diesem Fall können die
Mitnehmer beispielsweise Kanäle
aufweisen. Die Kanäle können als
Kühlkanäle ausgebildet
sein. Es ist aber auch möglich,
dass die Kanäle
zum Zuführen
von Verbrennungsluft dienen. Auf diese Weise lässt sich eine Verbrennung gezielt
steuern, während
eine übermäßige Belastung
der Mitnehmer verhindert wird.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Mitnehmer
von einer Auflagefläche der
Aufnahme für
das Material beabstandet angeordnet. Dies ermöglicht das Zusammenwirken der
Mitnehmer mit einem Abstreifer für
Verbrennungsrückstände.
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Die
Mitnehmer können
drehfest mit der Aufnahme verbunden sein. In diesem Fall können sich die
Mitnehmer als Erhebungen von den Wandflächen der Aufnahme aus in den
Verbrennungskanal erstrecken.
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Es
ist aber auch möglich,
dass die Mitnehmer drehbar an der Aufnahme gelagert sind. In diesem
Fall kann die Aufnahme drehfest ausgebildet sein. Der Transport
wird in diesem Fall ausschließlich durch
die drehbaren Mitnehmer bewirkt. Es ist in diesem Fall von Vorteil,
wenn Antriebsmittel für
die Mitnehmer vorgesehen sind. Der Transport kann kontinuierlich
oder schrittweise erfolgen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeichnet sich durch Luftführungsmittel zum Zuführen von
Verbrennungsluft in die Aufnahme aus. Mittels dieser Luftführungsmittel
ist eine gezielte Luftzufuhr zur Aufrecherhaltung der Verbrennung
und zur Steuerung der Verbrennungsbedingungen möglich. Die Luftführungsmittel
können
beispielsweise radial zur Aufnahme angeordnete Kanäle aufweisen. Es
ist aber auch möglich,
die Kanäle
der Transportrichtung zugewandt anzuordnen. Die Kanäle können beispielsweise
auch in den Mitnehmern angeordnet sein. Es ist außerdem möglich, dass
die Kanäle
als Bohrung oder Schlitz ausgebildet sind. Die Kanäle können aber
auch mittels eines Gitters mit der Aufnahme in Verbindung stehen.
Wenn die Kanäle
gegen die Horizontale geneigt angeordnet sind, lässt sich ein Verstopfen der
Kanäle
durch Verbrennungsrückstände wirkungsvoll
erschweren. Es ist auch möglich,
dass sich der Querschnitt der Kanäle zu der Aufnahme hin erweitert.
Auch in diesem Fall wird einer Verstopfung der Kanäle durch
Verbrennungsrückstände vorgebeugt,
während
die Kanäle
durch die zugeführte
Verbrennungsluft freigespült
werden. Der Querschnitt der Kanäle
kann sich kontinuierlich zu der Aufnahme hin erweitern. Es ist aber
auch möglich,
dass die Kanäle
einen gestuften Querschnitt aufweisen. Wenn die Kanäle mit einer
Außenumfangswand
der Aufnahme in Verbindung stehen, lässt sich auf diese Weise eine
radiale Luftzufuhr von außen
gewährleisten,
wobei ein Aufwirbeln von Asche wirkungsvoll vermieden und gleichzeitig
eine gute Luftzufuhr gewährleistet
wird.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus,
dass die Mitnehmer mit einem Abstreifer für Verbrennungsrückstände zusammenwirken.
Auf diese Weise lässt
sich durch das Abstreifen der Verbrennungsrückstände mittels der Mitnehmer an
dem Abstreifer Asche und ähnliche Verbrennungsrückstände wirkungsvoll
von der Aufnahme entfernen.
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Bei
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein im seitlichen
Bereich der Aufnahme angeordneter Glühzünder für das Material vorgesehen. Weil
hierbei durch die Mitnehmer sicher gewährleistet ist, dass das Material
mit gleichmäßiger Schütthöhe kontinuierlich
dicht an den Glühzünder herangeführt werden
kann, lässt
sich so einfach und kostengünstig
so wie wartungsfreundlich und zuverlässig ein Zünden der Verbrennung des brennbaren
Materials erzielen. Vorzugsweise hat der Glühzünder dabei mindestens einseitig
direkten Kontakt mit dem Material. Dies unterstützt die Zündung besonders wirkungsvoll.
Es ist außerdem
von Vorteil, wenn mindestens ein Kanal dem Glühzünder benachbart angeordnet
ist. Hierbei wird gleich beim Vorgang des Zündens des Materials die erforderliche
Verbrennungsluft zugeführt,
was ein Starten der Verbrennung wirkungsvoll unterstützt und
gleichzeitig ein Wiederverglimmen des gezündeten Materials verhindert.
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Weiter
von Vorteil ist außerdem
eine Rutsche zum Zuführen
des Materials in die Aufnahme. Mittels dieser Rutsche kann eine
kontinuierliche Materialzufuhr sicher und ohne großen Aufwand
gewährleistet werden.
Darüber
hinaus ist es außerdem
von Vorteil, wenn ein Fallschacht zum Abführen des Verbrannten Materials
vorgesehen ist. Durch diesen Fallschacht ist es möglich, selbst
zähe und
größere Verbrennungsrückstände wirkungsvoll
und zuverlässig
aus der Aufnahme zu entfernen.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Vorrichtung mit den Erfindungsmerkmalen in Schnittdarstellung,
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2 eine
Draufsicht auf die Vorrichtung,
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3 eine
perspektivische Darstellung der Vorrichtung,
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4 ein
Förderelement
der Vorrichtung von 1,
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5 ein ähnliches
Förderelement,
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6 ein
Förderelement
nach einem dritten Ausführungsbeispiel,
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7 ein
Förderelement
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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8 eine
schematische Darstellung von Kanälen
zur Luftzuführung.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 mit
den Erfindungsmerkmalen in Schnittansicht. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um einen Karusselbrenner 10 zum Verbrennen
von brennbarem Material. Der besseren Übersicht wegen sind Außenummantelungen, Isolierungen,
Rauchgasführung
etc. nicht in der Figur dargestellt. Wie sich der Figur entnehmen
lässt,
weist der Karusselbrenner 10 ein Gehäuse 11 auf, an dem eine
Aufnahme 12 für
das brennbare Material angeordnet ist. Die Aufnahme 12 ist
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
kreisringförmig
ausgebildet und hat einen sich nach oben hin erweiterten Querschnitt. Die
Aufnahme 12 weist einen ebenen Boden 13, eine Innenwand 14 und
eine Außenwand 15 auf.
Im Bereich der Innenwand 14 und Außenwand 15 sind Öffnungen 16 angeordnet.
Die Öffnungen 16 sind
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
als Bohrungen 16 ausgebildet und stehen mit dem Innenraum
des Gehäuses 11 in
Verbindung. Der Innenraum des Gehäuses 11 ist außerdem mit
einer Luftzufuhr 17 versehen, durch die Verbrennungsluft
von außen
mittels eines nicht in der Figur dargestellten Gebläses zugeführt wird.
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Wie
sich der 1 weiter entnehmen lässt, ist
an dem Gehäuse 11 und
der Aufnahme 12 benachbart ein Förderelement 18 angeordnet,
das mehrere Mitnehmer 19 aufweist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Mitnehmer 19 rippenartig ausgebildet und haben
eine dem Querschnitt der Aufnahme 12 ansprechende Gestalt.
Im Einzelnen sind die Mitnehmer 19 L-förmig gebogen, wobei der lange
L-Schenkel an der Innenwand 14 und der kurze L-Schenkel
an dem Boden 13 anliegt.
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Weiter
ist der 1 zu entnehmen, dass das Förderelement 18 mittels
einer Welle 20 mit einem Motor 21 zum Antreiben
des Förderelementes
zu einer Kreisbewegung verbunden ist. Der Aufnahme 12 zugeordnet
ist außerdem
ein Fördermittel
für das brennbare
Material nämlich
eine Rutsche 22 angeordnet. Ein Reservoir zum Bereitstellen
von brennbarem Material für
die Rutsche 22 ist in der Figur nicht dargestellt.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf den Karusselbrenner 10. Wie sich der
Figur entnehmen lässt,
ist die Aufnahme 12 kreisringförmig ausgebildet und weist
an Ihrer Außenwand 15 neben
den Bohrungen 16, von denen der besseren Übersicht
halber nur eine Bohrung 16 mit einem Bezugszeichen versehen ist,
einen Glühzünder 23 auf.
Der Glühzünder 23 ist ein
Stück weit
von der Rutsche 22 beabstandet angeordnet. Die Drehrichtung
des Förderelementes 18 ist in
der Figur mit einem Pfeil angedeutet. Wie sich der Figur entnehmen
lässt,
ist unmittelbar Strom aufwärts
von der Rutsche 22 ein Abstreifer 24 angeordnet,
der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
als Wand 24 ausgebildet ist. Der Abstreifer 24 hat
eine den Mitnehmern 19 entsprechende Kontur. Wiederum stromaufwärts von
dem Abstreifer 24 ist eine Öffnung 25 zum Auswerfen
des verbrannten Materials angeordnet. Im Einzelnen ist die Öffnung 25 einem Fallschacht
für die
Asche zugeordnet.
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3 zeigt
eine perspektivische Darstellung des Karusselbrenners 10 und 4 zeigt
eine Darstellung des Förderelementes 18 in
von dem Karusselbrenner 10 abgenommenem Zustand. Nachfolgend
wird die Wirkungsweise des Karusselbrenners 10 anhand der 1 bis 4 näher erläutert. Wie vorstehend
bereits ausgeführt,
ist die Rutsche 22 mit einem Reservoir brennbaren Materials
verbunden. Insbesondere werden in dem Reservoir Holzpellets, Laub-
oder Strohpresslinge oder ähnliches
bereit gehalten. Das brennbare Material gelangt über die Rutsche in vorgegebener
Dosierung stromabwärts
von dem Abstreifer 24 in die kreisringförmige Aufnahme 12.
Mittels der Mitnehmer 19, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einem geeigneten Gussmaterial bestehen, wird das brennbare Material
gegen den Uhrzeigersinn durch die Aufnahme 12 befördert, wie
dies in 2 durch einen Pfeil angedeutet
ist. Bei dieser Beförderung
gelangt das Material ein Stück weit
von der Rutsche 12 beabstandet in Kontakt mit dem Glühzünder 23.
Zu diesem Zweck ist der Glühzünder so
weit aus der Außenwand 15 vorstehend angeordnet,
dass er bei der vorgegebenen Schütthöhe in direkten
Kontakt mit dem brennbaren Material gerät und dieses entzündet. Die
Sauerstoffversorgung des brennbaren Materials im entzündeten Zustand
erfolgt sodann durch die Bohrungen 16, die von der Luftzufuhr 17 mit
Verbrennungsluft versorgt werden. Die Bohrungen 16 sind
dabei so angeordnet, dass die Menge der Luftzufuhr optimale Verbrennungsbedingungen
ergibt, wobei insbesondere die Aufwirbelung von Asche möglichst
vermieden wird. Im Einzelnen können Öffnungen 16 auch
an der Innenwand 14 angeordnet sein. Es ist auch möglich, das
Förderelement 18 und
die Mitnehmer 19 hohl als Luftführungskanäle auszubilden.
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Nach
Verbrennung des brennbaren Materials gelangen die Verbrennungsrückstände zu der Öffnung 25,
wo sie mittels eines Fallschachtes nach unten fallen und dort in
einem nicht in den Figuren dargestellten Aschesammelkasten gesammelt
werden. Nicht durch den Fallschacht hindurchgefallene Verbrennungsrückstände werden
von dem mit den Mitnehmern 19 zusammen wirkendem Abstreifer 24 zurückgehalten,
so dass hier eine versehentliche Entzündung von auf der Rutsche 22 befindlichem
brennbaren Material vermieden wird.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Förderelementes 26 mit
den Erfindungsmerkmalen. Das Förderelement 26 entspricht
im Wesentlichen dem Förderelement 18 und
weist ebenfalls mehrere Mitnehmer 19 auf, die an ihren äußeren Enden
miteinander verbunden sind. Im Einzelnen sind die Mitnehmer 19 an
ihren äußeren Enden
mit einem Kranz 27 miteinander verbunden. Der Kranz 27 verhindert
ein Verkeilen von brennbarem Material oder ein Anlagern von Verbrennungsrückständen an
der Außenwand 15,
wodurch wiederum ein Blockieren der Mitnehmer 19 verhindert
wird.
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6 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel eines
Förderelementes 28 mit
den Erfindungsmerkmalen. Das Förderelement 28 weist
Mitnehmer 29 auf, die einen Rahmen 30 ähnlich den
Mitnehmern 19 und darauf angeordnet eine Schaufel 31 haben.
Der Rahmen 30 zusammen mit der Schaufel 31 hat
eine dem Querschnitt der Aufnahme 12 entsprechende Kontur.
Mittels des Förderelementes 28 wird
der Transport des brennbaren Materials entlang der kreisringförmigen Aufnahme
verbessert. Die Förderelemente 18, 26 und 28 bestehen
aus einem geeigneten Gussmaterial. Es ist aber auch möglich, die Förderelemente 18, 26 und 28 beispielsweise
aus Keramik herzustellen.
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7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Förderelementes 32 mit
den Erfindungsmerkmalen. Das Förderelement 32 weist
Mitnehmer 33 auf, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
aus Draht ausgebildet sind. 8 zeigt
eine schematische Darstellung von verschiedenen Querschnitten der
Kanäle 16.
In Abbildung a ist eine gestufte Ausführung der Bohrung 16 in
der Außenwand 15 dargestellt.
In Abbildung b ist ein Kanal 34 dargestellt, der sich nach
einem anfänglichen
gleichbleibenden Querschnitt zu der Außenwand 15 hin erweitert.
In Abbildung c ist ein Kanal 35 dargestellt, der sich über seine
gesamte Länge
zu der Außenwand 15 kontinuierlich
erweitert. In Abbildung d ist ein Kanal 36 mit gestuftem
Querschnitt ähnlich
dem Kanal 16 abgebildet. Im Unterschied zu dem Kanal 16 ist
der Kanal 36 gegen eine horizontale Richtung geneigt angeordnet. Abbildung
e zeigt einen Kanal 37 mit gleichbleibendem Querschnitt,
der ebenfalls gegen eine Horizontalrichtung geneigt angeordnet ist.
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Die
Kanäle 16 und 34 bis 37 sollen
ein Zusetzen durch Verbrennungsrückstände verhindern.
Bei dem Kanal 16 in Abbildung a dient die gestufte Öffnung,
die sich im Bereich der Außenwand 15 stark
erweitert, dazu, dass sich der Kanal 16 wegen seines großen Öffnungsquerschnitts
nicht zu schnell zusetzt. Rückstände im Bereich
des großen
Querschnitts werden durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit im Bereich
des kleinen Querschnitts herausgeblasen. Eine ähnliche Wirkung ergibt sich
bei den Kanälen 34, 35 und 36,
wobei außerdem
ein Einlagern von Verbrennungsrückständen in
den Mündungsbereich
der Kanäle 34 bis 36 dadurch
verhindert wird, dass diese mindestens an ihrer Unterseite schräg ausgebildet
sind. Bei dem Kanal 37 in Abbildung e soll ein Zusetzen
des Kanals 37 durch dessen geneigte Ausführung verhindert
werden, so dass Verbrennungsrückstände sich
nicht in dem Kanal 37 festsetzen, sondern immer wieder
hinaus in die Aufnahme 12 befördert werden.
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- 10
- Karusselbrenner
- 11
- Gehäuse
- 12
- Aufnahme
- 13
- Boden
- 14
- Innenwand
- 15
- Außenwand
- 16
- Bohrung
- 17
- Luftzufuhr
- 18
- Förderelement
- 19
- Mitnehmer
- 20
- Welle
- 21
- Motor
- 22
- Rutsche
- 23
- Glühzünder
- 24
- Abstreifer
- 25
- Öffnung
- 26
- Förderelement
- 27
- Kranz
- 28
- Förderelement
- 29
- Mitnehmer
- 30
- Rahmen
- 31
- Schaufel
- 32
- Förderelement
- 33
- Mitnehmer
- 34
- Kanal
- 35
- Kanal
- 36
- Kanal
- 37
- Kanal