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Bereich der Technik
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Die technische Konzeption betrifft Heizofen für feste Brennstoffe, insbesondere für Holz, in denen zwei Brennkammern ausgebildet sind, und zwar erste Brennkammer, in der der feste Brennstoff gelagert und verbrannt wird und die zweite Brennkammer, in der Abgase verbrannt werden, entstanden in der ersten Brennkammer unter Einwirkung der höheren Temperatur aus dem festen Brennstoff. Die technische Konzeption ist auf Verbesserungen im Bereich der Zuführung und Regelung der primären und sekundären Brennluft sowohl für feste Brennstoffe, als auch für die aus dem festen Brennstoff entwickelten Brenngase orientiert. Gleichzeitig handelt es sich um die Konzeption für Übertragung der Wärme vom Heizofen an die Umgebung.
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Bisheriger Stand der Technik
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Gegenwärtig sind verschiedene Ausführungen der Heizofen mit zwei Brennkammern bekannt, und zwar mit erster Brennkammer mit Vorrat an festem Brennstoff, der hier selbst auch verbrannt wird und zweiter Brennkammer, angeschlossen mit durchgehender Öffnung oder Kanal am Ausgang der ersten Kammer, wobei in dieser zweiten Kammer Brenngase verbrannt werden, entwickelt unter höherer Temperatur in der primären Brennkammer aus dem dort vorhandenen festen Brennstoff. Bei dem Heizofen der beschriebenen Ausführung ist die Zuführung der primären Brennluft zur Verbrennung des festen Brennstoffes und gleichzeitig auch die Zuführung oder Zuführungen der sekundären Luft zur Verbrennung der aus dem festen Brennstoff in der primären Kammer entwickelten Brenngase zu konzipieren. Eine der bekannten Konzeptionen der gerade beschriebenen Ausführung ist aus der Akte
EP 1340943 ersichtlich, in der Heizofen für feste Brennstoffe dargestellt wird, insbesondere für Holz, mit eigenem Gehäuse, versehen mit der mit Schamotte verkleideten ersten Kammer (Vorrats- und Brennkammer) mit den nahe an der ersten Brennkammer situierten Öffnungen der Kanäle für Luftzufuhr und Abgase, mit scheiben- oder plattenförmigem Boden der Feuerstätte, deren unteren Teil die Zuführung der sekundären Luft zugeordnet ist und an die durch zentralen Luftkanal über ringförmige Leitung aus der Sicht der Luftführung die zweite Nachbrenn-/Mischkammer und Aschekammer angeschlossen ist, wobei der in dem unteren Teil der ersten Brennkammer zentral situierte Boden dieser Feuerstätte mit einem Ringkanal der Luftzufuhr umgeben ist und wo zwischen den genannten Kammern Öffnungen für die Zuführung der primären und sekundären Luft ausgebildet sind, und zwar im Kanal der Luftzufuhr, wobei das Prinzip darin besteht, dass die Öffnungen der sekundären Luft als in dem Ringkanal ausgeführte Radialkanäle ausgebildet sind, wobei jeder solcher Radialdurchgang als eine Bohrung oder Ausfachung im mittleren Bereich von zumindest zwei seitlichen Rändern der Brennkammer angeordnet sind und dass sie in der Position unter dem Boden der ersten Brennkammer ausgebildet sind und dass sie als in der Position unter dem Boden der ersten Brennkammer liegenden und zu dem zentralen, mit einem Durchgang versehenen Doppelboden zugehörigen Öffnungen zur Zuleitung der sekundären Luft in die Nachbrennkammer ausgebildet sind. Ferner ist hier die Luftzufuhr von außen so gestaltet, dass auf der Frontseite des Heizofens eine Spalte ausgebildet ist, und zwar zumindest als ein Ausschnitt und/oder Reihe mit einem gegenseitigen Abstand der gebildeten Öffnungen. Zur Regelung solcher Luftzuleitungen wird, vorrangig an der Frontseite des Heizofens, eine gemeinsame Regelklappe für die Luftzufuhr ausgebildet. Für die primäre Luft ist auf einer oder jeder Seite des Heizofens, mit bestimmten gegenseitigen Abständen in der Randrichtung die Anordnung von zumindest zweier zu dem ringförmigen Kanal gehörenden Öffnungen ersichtlich.
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Anordnung der Lufteingänge in die Brennkammer sieht so aus, dass der ringförmige Kanal für die Luftzufuhr in dieser Ausführung eine Schamotteplatte umgibt, die den Boden der Brennkammer im Bereich oberhalb des zentralen Durchgangs unterstützt. Hinsichtlich der Zuführung sekundärer Luft ist aus dieser Akte ersichtlich, dass die Öffnungen für die sekundäre Luft im axialen Zwischenraum zwischen der Schamotteplatte und dem unter dieser angeordneten Doppelboden münden. Boden der ersten Brennkammer weist schließlich noch oberhalb des zentralen Durchgangs zwischen den Kammern einen horizontalen Rost auf, an den die zum Doppelboden zugewandte ringförmige Spalte anschließt.
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Die für minimale Luftzufuhr ausgebildeten Luftzuführungen sind in dieser Ausführung insbesondere an der Rückseite des Heizofens hergestellt, und zwar beispielsweise als düsenförmige radiale Durchgänge, bzw. als Bohrungen mit einstellbarer Breite usw., die in der Nähe des Doppelbodens, bzw. direkt in den oben erwähnten ringförmigen Kanal münden. Hier wird eine Variante aufgeführt, in der der ringförmige Kanal der Zuführung sekundärer Luft in den Wänden des Heizofens integriert ist, wobei er direkt in Anbindung an die Verkleidung des Heizofens aus Schamotte gebildet ist oder an dieser Verkleidung in ähnlicher Form anliegt. Form der Kammern, in denen sich der ringförmige Kanal und der unter dem primären Boden ausgebildete Doppelboden befinden, erweitert sich in Richtung zu der Frontseite des Heizofens, und zwar vorwiegend in der Trapezform. Aus der Sicht eventueller Interaktion zwischen den Ausgangskanälen und dem ringförmigen Kanal der Zuleitung der sekundären Luft wird aufgeführt, dass diese Ausgangskanäle zumindest teilweise den Bereich des ringförmigen Kanals einschließen. In der zitierten Akte wird auch die Möglichkeit erwähnt, tertiäre Luft unterhalb des Doppelbodens zuzuführen, und zwar insbesondere durch reduzierende Stränge des bereits aufgeführten ringförmigen Kanals. Hinsichtlich der Regelung im Bereich der entstehenden Rauchgase wird in der zitierten Akte auch eine konstruktive Variante erwähnt, in der der Weg der Abgase mit einer Bypassleitung versehen werden kann, bzw. dieser abgelenkt oder neu ausgerichtet werden kann, z. B. mit einer Absperrung oder Klappe in der Anschlussmuffe des Heizofens. Aus der Abbildung kann dabei abgeleitet werden, dass die Klappe so situiert ist, dass sie das Verhältnis zwischen der Menge der Gase aus dem Heizofen direkt aus der ersten Brennkammer im Verhältnis zu der Menge der Gase aus der zweiten Brennkammer verändert. Hierbei wird noch aufgeführt, dass das Öffnen der Tür der Brennkammer des Heizofens automatisch die Bypassleitung, bzw. Ablenkung der Gasführung zufolge hat, was anscheinend eine Maßnahme zur Unterstützung des direkten Abzugs der Rauchgase beim Nachlegen des Brennstoffs darstellt.
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Der beschriebene Heizofen zeigt sehr gute Parameter aus der Sicht der Effektivität der Verbrennung und des Wirkungsgrads der Beheizung, doch im Bereich der Wärmebilanz werden hier nicht im vollen Maße die Möglichkeiten der Wärmerückgewinnung zwischen den austretenden Gasen und Zuführungen der sekundären Luft und insbesondere der primären Luft genutzt. Dies ist insbesondere aus dem Grunde von Bedeutung, dass bei dieser Ausführung des Heizofens mit der zweiten Brennkammer für Verbrennung der in der ersten Brennkammer entwickelten Gase im hohen Maße von Bedeutung ist, dass die Temperatur in der zweiten Brennkammer relativ hoch gehalten wird, und zwar nicht nur im Betrieb mit hoher Leistung, sondern auch bei beschränkter Leistung und analogisch beim Anheizen des Ofens ist es sehr wichtig, möglichst schnell in der angegebenen anderen Brennkammer die Betriebstemperatur für Brenngase zu erreichen.
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Aufgabe der vorliegenden technischen Lösung besteht in diesen Zusammenhängen in der Optimierung der Regelung und Vorwärmung sowohl der primären, als auch der sekundären Luft an ihren Zuführungen und gleichzeitig in der Verbesserung im Bereich der Übertragung der Wärme in die Umgebung des Heizofens, und zwar soweit möglich unter einem bestimmten Beitrag zur Beschleunigung der Anheizphase, also im Prinzip des Zeitraumes bis zur Verbrennung in der anderen Brennkammer unter den Bedingungen der maximal effektiven Verbrennung sowohl aus der Sicht des maximalen Wärmeertrags des Brennstoffs, als auch aus der Sicht der Minimierung von Schadstoffen in den Rauchgasen.
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Prinzip der technischen Lösung
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Gerade die in der Aufgabe gesteckten Ziele werden im wesentlichen Maße bei der vorliegenden technischen Konzeption erreicht, dargestellt durch den Heizofen für feste Brennstoffe mit zwei Brennkammern, wobei der Heizofen durch ein Gehäuse gebildet wird, das mit der ersten Brennkammer zur Lagerung und Verbrennung des festen Brennstoffs in seiner Feuerstätte gestaltet ist, versehen mit Eingangs- und Ausgangsöffnungen der Zufuhrkanäle und für Abgase ableitenden Kanäle und ausgestattet mit einem scheiben- oder plattenförmigen Doppelboden der Feuerstätte, wobei dem unteren Teil dieser Feuerstätte oder ihrem Boden zumindest eine der Zuleitungen der sekundären Luft zugeordnet wird und an dieser Feuerstätte durch den zentralen Durchgang der Gase über einen ringförmigen Durchgang am Eingang zu diesem zentralen Durchgang der Gase aus der Sicht der Gasströmung die zweite, Nachbrenn- und Aschekammer, Brennkammer angeschlossen ist, ausgebildet für Verbrennung von Gasen, entwickelt aus dem festen Brennstoff in der ersten Brennkammer, wobei im unteren Bereich der ersten Brennkammer, zumindest entlang ihrer Rückwand und seitlichen Wände diese erste Brennkammer mit einem hufenförmigen oder ringförmigen ersten, zumindest einem Kanal für Zuführung der primären Luft umgeben ist und gleichzeitig in der Ebene des unteren Teils der ersten Brennkammer in dem Mantel des Heizofens Öffnungen für äußere Zuführung der primären und sekundären Luft ausgebildet sind, und zwar mit Verbindung an die Kanäle der Zuführung der primären Luft, ausgebildet in der ersten Brennkammer und auch mit Verbindung zum Hohlraum im Doppelboden der ersten Brennkammer, modifiziert für Zuführung der sekundären Luft in den zentralen Durchgang der Gase aus der ersten Brennkammer in die andere Brennkammer, und zwar für Zuführung durch die Randöffnungen, ausgebildet entlang der Kontur dieses zentralen Durchgangs der Gase, wobei das Prinzip darin besteht, dass das Gehäuse des Ofens mit einem Doppelmantel ausgebildet ist, wobei der innere Mantel die erste und zweite Brennkammer umgibt und gleichzeitig den primären Ableitungskanal für Abgase darstellt und wo der Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Mantel als ein Raum für die Wärmestrahlung für die zu beheizende Luft ausgebildet ist, wobei die Verbindung der äußeren Öffnungen, ausgebildet in dem Außenmantel des Heizofens für die äußere Zuführung der primären und sekundären Luft, und zwar Verbindung zu den ersten Kanälen der Zuführung der primären Luft, an die anderen Kanäle der Zuführung erster sekundärer Luft, beide ausgebildet in der ersten Brennkammer, und auch die Verbindung zum Hohlraum im Doppelboden der ersten Brennkammer für die Zuführung der zweiten sekundären Luft über Erhitzungskanäle erfolgt, die durch Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Mantel des Heizofens führen. Vorteilhaft werden die äußeren Öffnungen für die äußere Zuführung der Luft in dem Außenmantel des Heizofens nebeneinander angeordnet, in zumindest einer Gruppe, und werden in jeder solchen Gruppe mit einem gemeinsamen Schieber mit Schieberöffnungen abgedeckt, ausgebildet für variables und gegenseitig verbundenes Öffnen der einzelnen äußeren Öffnungen für äußere Zuführung der Brennluft. In bestimmter Situation ist es günstig, wenn die äußeren Öffnungen für die Zuführung der Brennluft in dem Außenmantel des Heizofens gerade in zwei Gruppen ausgebildet sind, jeweils für die Zuführung der primären Luft, der ersten Sekundärluft und der zweiten Sekundärluft, und zwar mit Ausbildung jeder Gruppe in einer Seitenwand des Außenmantels des Heizofens, jeweils mit Verbindung zu Eintritten in die erste Brennkammer und in den zentralen Durchgang der Gase, ausgebildet für jede Gruppe von Öffnungen, und zwar jeweils mit der Verbindung durch die eigene Gruppe von Erhitzungskanälen. Es handelt sich um eine Alternative zu der Variante mit einer einzigen Gruppe der Außenöffnungen für Zuführung der Brennluft, situiert in der Regel in der Rückwand des äußeren Mantels des Heizofens. Vorteilhaft ist ferner, soweit in der ersten Brennkammer ein zweiter Kanal für die Zuführung der ersten sekundären Luft so ausgebildet ist, dass seine Mündung in die erste Brennkammer in ihrem frontalen oberen Teil angeordnet ist. Vorteilhaft ist in diesem Falle, wenn der andere Kanal der ersten sekundären Luft von der Rückwand der ersten Brennkammer durch zwei Stränge geführt wird, zuerst jeweils horizontal entlang beider ihrer seitlichen Wände und dann jeweils vertikal nach oben entlang der Türränder und oben sind die so gebildeten Stränge durch einen oberen querverlaufenden Kanal mit einem Ausgangsspalt oder Öffnungen verbunden, die zu der Tür gerichtet sind. Vorteilhaft ist auch, wenn zumindest die der ersten Brennkammer zugeordnete Tür mit einem feuerfesten Glas versehen ist, wobei der Ausgangsspalt oder Öffnungen der Zuführung der ersten sekundären Luft für die Reinigung dieses Türglases von oben gerichtet ist. Mit Vorteil sind die Ableitungskanäle der Abgase so ausgebildet, dass der erste Ableitungskanal oben den Abgang von der ersten Brennkammer mit der Schornsteinmuffe verbindet, während der andere Ableitungskanal in der Form eines bis drei aufsteigenden Strängen von mindestens einem Ausgang aus der zweiten Brennkammer nach oben geführt wird, auch zu der Schornsteinmuffe, wobei im Bereich vor dem Eintritt in die Schornsteinmuffe diese Ableitungskanäle in einer Ausgangs-/Mischkammer verbunden sind, wo gleichzeitig im Ausgang des ersten Ableitungskanals zu dieser Mischkammer der Regelungs- und Sperrschieber oder Klappe angeordnet sind. In dieser Form kann das Verhältnis der Menge ausgehender Gase zwischen dem Ausgang aus der ersten und aus der zweiten Brennkammer geregelt werden, und zwar bis zu dem Stadium, an dem beim Schließen des erwähnten Regelungs- und Sperrschiebers oder Klappe alle abgehenden Gase in die Schornsteinmuffe nur von der zweiten Brennkammer strömen. Mit Vorteil rührt zumindest einer der Erhitzungskanäle auch durch eine der aufsteigenden Stränge des zweiten Ableitungskanals. Hierdurch wird auch die Intensität der Wärmeübertragung an die Erhitzungskanäle gesteigert. Generell können die Erhitzungskanäle nur durch den Zwischenraum im Doppelmantel des Heizofens oder zum Teil, bzw. im vollen Umfang durch den anderen Ableitungskanal strömen, wie in der gerade erwähnten Version entworfen, bzw. aufgeführt wird. Mit Vorteil ist der Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Mantel unten mit eingehenden Mantelöffnungen und oben mit zwei verschiedenen ausgehenden Mantelöffnungen oder zwei Gruppen von verschiedenen ausgehenden Mantelöffnungen versehen, wobei zumindest eine der ausgehenden Mantelöffnungen mit einer Muffe versehen ist, die zum Anschluss eines Luftkanals ausgebildet ist. In einer solchen Ausführung, in der der Zwischenraum oben mit zwei verschiedenen ausgehenden Mantelöffnungen oder Gruppen der ausgehenden Mantelöffnungen versehen ist, ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine ausgehende Mantelöffnung mit einer Muffe versehen ist, die zum Anschluss eines Luftkanals ausgebildet ist. In dieser Form kann mit einem Teil der ausgehenden warmen Luft jener Raum erwärmt werden, in dem der Heizofen aufgestellt ist und ein Teil der ausgehenden warmen Luft kann mit einem Luftkanal in andere Räume geführt werden. Vorteilhaft ist auch, wenn zumindest eine der eingehenden und ausgehenden Mantelöffnungen für die erwärmte Luft mit Regel- und/oder Sperrmitteln versehen ist. Generell ist es auch vorteilhaft, wenn zumindest eine eingehende Mantelöffnung, die den Lufteintritt in den Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Mantel darstellt, mit einem Lüfter versehen ist. In solchem Falle ist es vorteilhaft, wenn zumindest einige weitere freie Lufteingänge im Mantel, also Eingänge ohne Lüfter mit Regel- und/oder Sperrmitteln nach dem Prinzip einer Rückschlagklappe versehen sind, ausgebildet für die Sperrung des Luftstroms, gerichtet nach außen vom Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Mantel. In dieser Form wird im Betrieb ohne einen Lüfter eine spontane Luftströmung in den beheizten Zwischenraum ermöglicht, während beim Einschalten eines Lüfters die freien Eintritte automatisch geschlossen werden und der Zwischenraum anschließend unter einem leichten Überdruck steht, der die Strömung der zu beheizenden Luft ausschließlich zu den oberen ausgehenden Mantelöffnungen verursacht, und zwar nach der Wahl in die Öffnungen mit Muffen und daher eventuell in weiter entfernten Räume durch Luftkanäle oder durch andere ausgehende Mantelöffnungen in die Umgebung des Heizofens, bzw. bei einem nicht angeschlossenen Luftkanal in die Umgebung des Heizofens optional auch mit den ausgehenden Mantelöffnungen mit Muffen. Für Heizofen in einer der vorausgehenden Ausführungen ist es vorteilhaft, wenn zumindest in einem aufsteigenden Strang des zweiten Ableitungskanals der Abgase überwiegend vertikal orientierte Röhre installiert sind, verbunden mit dem unten angeordneten Eingang und oben angeordneten Ausgang mit dem Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Mantel des Heizofens, ausgebildet so für Strömung der zu beheizenden Luft durch den Innenraum dieses aufsteigenden Strangs des anderen Ableitungskanals, und zwar nach dem Prinzip eines zusätzlichen Wärmetauschers. Für einen Heizofen mit einem anderen Ableitungskanal mit mehreren aufsteigenden Strängen ist es vorteilhaft, wenn gerade dieser andere Ableitungskanal nach oben in Form von gerade zweier aufsteigenden Stränge geführt wird, und zwar an den Seiten der Brennkammern, und die oberen in die Ausgangs-/Mischkammer eingemündet werden. Bei der gerade erwähnten Variante ist es vorteilhaft, wenn zwei aufsteigende Stränge unten mit quer verlaufenden angeschlossenen Strängen ergänzt werden, die von der einzigen gemeinsamen Ausgangsöffnung im Rückteil der anderen Brennkammer führen. Für alle aufgeführten Varianten des Heizofens ist es in einigen Fällen vorteilhaft, wenn zumindest eine Wand des äußeren Mantels im Umfang der Rückwand und seitlichen Wand zumindest teilweise mit einem Wassermantel und/oder zumindest teilweise als ein Wasserwärmetauscher in Plattenform ausgebildet ist. Für eine solche Ausführung wird wahrscheinlich eine Variante mit gleichzeitiger Möglichkeit eines Anschlusses an Luftkanäle nicht mehr gebildet, wenn auch eine solche Kombination möglich und für einige Kombinationen des Heizbedarfs auch vorteilhaft ist.
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Hierdurch entsteht generell ein Heizofen mit zwei Brennkammern, einer für primäre Verbrennung des Brennstoffs und der anderen für sekundäres Nachbrennen der in erster Kammer entwickelten Brenngase, wo dank der Ausführung mit zwei Mantel nicht nun eine höhere Effektivität der Wärmeübertragung an die Umgebung erreicht wird, sondern wo gleichzeitig in den Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Mantel des Heizofens sämtliche einströmende primäre und sekundäre Luft vorgeheizt werden kann, und auch in einem Betrieb ohne Lüfter, bzw. mit Beschränkung des Durchgangs der zu beheizenden Luft beim Anheizen in bedeutender Form die Anlaufkurve der Temperatur des Heizofens auf Werte beschleunigt werden kann, in denen eine vollwertige Funktion des Brennvorgangs in der anderen Brennkammer eintreten wird, da bei einer Begrenzung der Durchströmung der zu beheizenden Luft durch den erwähnten Zwischenraum der hier anwesende Luftmantel als eine Wärmedämmung wirkt, was die Vorheizung der einströmenden primären und sekundären Luft in den Zuleitungskanälen zusätzlich unterstützt, die gerade durch diesen Zwischenraum führen.
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Die ausschließliche Zuführung der primären und sekundären Luft von einer Stelle im hinteren Bereich des Ofens erlaubt es, sämtliche Regelung dieser Zuführungen in einem Regelelement zu konzentrieren, vorrangig im einfachen Schieber mit mehreren Öffnungen, in dem die Regelung einzelner Zuführungen einfach konstruktiv verbunden werden kann. Der Heizofen hat daher nicht nur einen hohen Wirkungsgrad, sondern auch außerordentlich schnellen Anlauf zum vollwertigen Betrieb, und zwar mit einer einfachen Regelung.
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Erklärung der Zeichnungen
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Heizofen nach der vorliegenden technischen Konzeption ist im weiteren Text ausführlicher beschrieben und sein Prinzip wird auf beispielhafter Ausführung erklärt, wobei in der die explosive perspektivische obere Durchsicht von hinten des gegenständlichen Ofens mit zwei Brennkammern, auf der analogisch explosive perspektivische obere frontale Durchsicht durch diesen Heizofen, auf der die nicht explosive perspektivische hintere obere Durchsicht durch diesen Heizofen, hier jedoch mit abgebautem Außenmantel und ohne zweiten Ableitungskanal, auf der zusätzlich vertikaler Längsschnitt durch den beschriebenen Ofen und auf der vertikaler Querschnitt durch diesen Ofen, wobei auf diesen Abbildungen, also auf und das System der Öffnungen, Kanäle und Strömung der Brennluft und Abgase ersichtlich ist und zusätzlich noch dargestellt ist, und zwar mit einem Detail des Schiebers am Eingang zu den äußeren Öffnungen für Zuführung der Brennluft, und zwar in der Darstellung der Ansicht auf die Rückwand des Ofens.
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Beispiel für Verwirklichung der technischen Konzeption
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Als beispielhafte Ausführung wird ein Heizofen mit zwei Brennkammern beschrieben, realisiert in Übereinstimmung mit der vorliegenden technischen Konzeption. Es handelt sich um einen Heizofen für feste Brennstoffe, mit zwei Brennkammern 1, 2, wobei der Heizofen durch das Gehäuse 1000 gebildet ist, das die erste Brennkammer 1 aufweist, ausgeführt zur Lagerung und Verbrennung des festen Brennstoffs in ihrer Feuerstätte und ausgestattet mit Eingangs- und Ausgangsöffnungen der die Brennluft zuführenden und Abgase ableitenden Kanälen und hier mit einem Doppelboden 10 der Feuerstätte ausgestattet, wobei dem unteren Teil dieser Feuerstätte, bzw. hier ihrem Boden 10, eine der Zuleitungen der sekundären Luft zugeordnet ist; an diese Feuerstätte ist durch den zentralen Durchgang 13 der Gase, und zwar über den ringförmigen Durchgang 111 am Eingang zu diesem zentralen Durchgang 13 der Gase, aus der Sicht der Gasströmung, die zweite, Nachbrenn- und Asche-/Brennkammer 2 angeschlossen, ausgebildet für Verbrennung der aus dem festen Brennstoff in der ersten Brennkammer 1 entwickelten Gase, wobei in dem unteren Teil der ersten Brennkammer 1, entlang ihrer Rückwand und ihrer Seitenwände, diese erste Brennkammer 1 mit einem hufförmigen, hier gerade einzigen, Kanal 11 für Zuführung der primären Luft umgeben ist und gleichzeitig befinden sich auf dem Niveau des unteren Teils erster Brennkammer 1 im Außenmantel 200 des Heizofens die äußeren Öffnungen 201, 202, 203 zur äußeren Zuführung der primären und sekundären Luft, und zwar mit Verbindung zu den ersten Kanälen 11 der Zuführung primärer Luft, an die anderen Kanäle 12 der Zuführung erster sekundärer Luft, beide ausgebildet in der ersten Brennkammer 1, und auch mit Verbindung zum Hohlraum 101 im Doppelboden 10 der ersten Brennkammer 1, ausgebildet für Zuführung der anderen sekundären Luft zum zentralen Durchgang 13 der Gase aus der ersten Brennkammer 1 in die zweite Brennkammer 2, und zwar für Zuführung durch Öffnungen am Umfang 131, erstellt am Umfang dieses zentralen Durchgangs 13 der Gase. Wesentlich dabei ist, dass das Gehäuse des Heizofens 1000 mit einem Doppelmantel ausgebildet ist, wobei der innere Mantel 100 die erste Brennkammer 1 und die zweite Brennkammer 2 umgibt und gleichzeitig die ableitenden Kanäle 14, 15 für Abgase bildet und wo der Zwischenraum 1001 zwischen dem Innenmantel 100 und Außenmantel 200 als erhitzender Konvektionsraum der zu erwärmenden Luft ausgebildet ist, wobei die Verbindung der äußeren Öffnungen 201, 202, 203, ausgebildet im Außenmantel 200 des Heizofens, für die äußere Zuführung der primären und sekundären Brennluft, und zwar Verbindung an die ersten Kanäle 11 der Zuführung der primären Luft, an die anderen Kanäle 12 der Zuführung erster sekundärer Luft, beide erstellt in der ersten Brennkammer 1, und auch die Verbindung zum Hohlraum 101 im Doppelboden 10 der ersten Brennkammer 1 für Zuführung zweiter sekundärer Luft über Erhitzungskanäle 2011, 2021, 2031 ausgeführt sind, die durch Zwischenraum 1001 zwischen dem Außenmantel 200 und Innenmantel 100 des Heizofens geführt werden. Äußere Öffnungen 201, 202, 203 für die äußere Zuführung der Luft in dem Außenmantel 200 des Heizofens sind nebeneinander angeordnet, in dieser Ausführung konkret in einer Gruppe, und werden mit einem gemeinsamen Schieber 19 mit Schieberöffnungen 191 abgedeckt, ausgebildet für variables und gegenseitig verbundenes Öffnen der einzelnen äußeren Öffnungen 201, 202, 203 für äußere Zuführung der Brennluft. In bestimmter (hier nicht dargestellter) Situation ist es vorteilhaft, wenn die äußeren Öffnungen 201, 202, 203 für die Zuführung der Brennluft in dem Außenmantel 200 des Heizofens gerade in zwei Gruppen ausgebildet sind, jeweils für die Zuführung der primären Luft, der ersten Sekundärluft und der zweiten Sekundärluft, und zwar mit Ausbildung jeder Gruppe in einer Seitenwand des Außenmantels 200 des Heizofens, jeweils mit Verbindung zu Eingängen in die erste Brennkammer 1 und in den zentralen Durchgang 13 der Gase, ausgebildet für jede Gruppe von Öffnungen, und zwar jeweils mit der Verbindung durch die eigene Gruppe von Erhitzungskanälen. Es handelt sich um eine Alternative zu der Variante gemäß der beispielhaften Ausführung, und zwar mit einziger Gruppe der Außenöffnungen für Zuführung der Brennluft, situiert in der Regel in der Rückwand des äußeren Mantels 200 des Heizofens. Diese Alternative mit mehreren Gruppen der äußeren Öffnungen wäre aktuell, soweit die Ausführung mit seitlich geführten aufsteigenden Strängen des zweiten Ableitungskanals 15 gewählt würde. Bezüglich der Führung von Zuleitungen der Brennluft wird hier eine vorteilhafte Ausführung gewählt, in der in erster Brennkammer 1 ein anderer Kanal 12 für Zuführung erster sekundärer Luft so ausgebildet wird, dass seine Mündung in die erste Brennkammer 1 in ihrem frontalen oberen Teil liegt, also an der Seite der Tür 20, bzw. hier der Tür zum Nachlegen. Mit einem zusätzlichen Vorteil wird in diesem Falle der zweite Kanal 12 erster sekundärer Luft von der Rückwand der ersten Brennkammer 1 mit zwei Strängen gebildet, zuerst immer horizontal entlang beider ihrer Seitenwände und schließlich jeweils vertikal nach oben entlang der Türränder 20 und oben werden die so ausgebildeten Stränge mit dem oberen querführenden Kanal 121 mit Austrittsspalt 1211 verbunden, bzw. kann als technischer Äquivalent ein solcher Austritt auch als Öffnungen ausgebildet werden, wobei diese Austritte zu der Tür 20 gerichtet werden, wo sie der Ablenkung der Abgase von dieser Tür 20 behilflich sind, insbesondere dann, wenn sie mit Glas 21 ausgefüllt wird. In diesem Zusammenhang wird hier auch jene Ausführung gewählt, in der Tür 20, zugeordnet der ersten Brennkammer 1, mit feuerfestem Glas 21 ausgerüstet ist, wobei der Austrittsspalt 1211 oder die zu diesem technisch äquivalenten Öffnungen für Zuführung erster sekundärer Luft zur Reinigung dieses Glases 21 der Tür 20 gerichtet sind. In dieser Ausführung sind die Ableitungskanäle 14, 15 der Abgase so ausgebildet, dass der erste Ableitungskanal 14 oben den Abgang von der ersten Brennkammer 1 mit der Schornsteinmuffe 18 verbindet, während der andere Ableitungskanal 15 in der Form eines bis drei aufsteigenden Stränge von mindestens einem Ausgang aus der zweiten Brennkammer 2 nach oben geführt wird, auch zu der Schornsteinmuffe 18, wobei im Bereich vor dem Eintritt in die Schornsteinmuffe 18 diese Ableitungskanäle 14, 15 in einer Ausgangs-Mischkammer 16 verbunden sind, wo gleichzeitig im Ausgang des ersten Ableitungskanals 14 zu dieser Mischkammer 16 generell der Regelungs- und Sperrschieber oder Klappe 17 angeordnet sind. Dabei wird in der beispielhaften Ausführung Klappe 17 gewählt.
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Mit dieser Regelung kann das Verhältnis der Menge ausgehender Gase zwischen dem Ausgang aus der ersten und aus der zweiten Brennkammer 1, 2, geregelt werden, und zwar bis zu dem Stadium, in dem beim Schließen des erwähnten Regelungs- und Sperrschiebers oder hier konkret der Klappe 17 alle abgehenden Gase in die Schornsteinmuffe 18 nur von der zweiten Brennkammer 2 strömen. In solcher Betriebsart werden sämtliche Gase aus der ersten Brennkammer 1 über die andere Brennkammer 2 geführt, in der der nichtverbrannte Anteil der Gase nachbrennt, und zwar mit Oxidation mit Hilfe zweiter sekundärer Luft, zugeführt durch die Öffnungen am Umfang 131 in den zentralen Durchgang 13. In dieser beispielhaften Ausführung führen noch die Erhitzungskanäle 2011, 2021, 2031 durch den aufsteigenden Strang des zweiten Ableitungskanals 15 durch. Hierdurch wird auch die Intensität der Wärmeübertragung an diese Erhitzungskanäle gesteigert. Generell können die Erhitzungskanäle nur durch den Zwischenraum im Doppelmantel des Heizofens oder zum Teil, bzw. im vollen Umfang durch den anderen Ableitungskanal strömen, wie in der gerade erwähnten Version entworfen, bzw. aufgeführt wird. Mit Vorteil ist der Zwischenraum 1001 zwischen dem ersten und zweiten Mantel 100, 200 unten mit eingehenden Mantelöffnungen 10011 und oben mit zwei verschiedenen ausgehenden Mantelöffnungen 10012 versehen, auch wenn es sich generell auch um zwei Gruppen von verschiedenen Mantelöffnungen handeln könnte, wobei zwei der ausgehenden Mantelöffnungen 10012 jeweils mit einer Muffe 10013 versehen sind, die zum Anschluss eines Luftkanals ausgebildet sind. In dieser Form kann mit einem Teil der ausgehenden warmen Luft jener Raum erwärmt werden, in dem der Heizofen aufgestellt ist und ein Teil der ausgehenden warmen Luft kann mit einem Luftkanal in andere Räume geführt werden. Vorteilhaft ist auch, wenn zumindest eine der eingehenden und ausgehenden Mantelöffnungen für die erwärmte Luft mit Regel- und/oder Sperrmitteln 23 versehen ist. Solche Mittel sind hier generell nicht dargestellt, nur in der ist hier als solches Mittel 23 ein Mantelschieber sichtbar. Ein Fachmann wird jedoch in der Lage sein, solche (bekannte und verfügbare) Mittel auszuwählen und am geeigneten Ort einzubauen. Ferner ist in dieser Ausführung eine Mantelöffnung 10011, die den Lufteintritt in den Zwischenraum 1001 zwischen dem ersten und zweiten Mantel 100, 200 darstellt mit dem Lüfter 22 versehen. Im solchen Falle ist es generell vorteilhaft, wenn zumindest einige weitere freie Lufteingänge im Mantel, bzw. Öffnungen 10011, also Eingänge ohne Lüfter mit Regel- und/oder Sperrmitteln nach dem Prinzip einer Rückschlagklappe versehen sind, ausgebildet für die Sperrung des Luftstroms, gerichtet nach außen vom Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Mantel. In dieser Form wird im Betrieb ohne einen Lüfter eine spontane Luftströmung in den beheizten Zwischenraum ermöglicht, während beim Einschalten eines Lüfters die freien Eintritte automatisch geschlossen werden und der Zwischenraum anschließend unter einem leichten Überdruck steht, der die Strömung der zu beheizenden Luft ausschließlich zu den oberen ausgehenden Mantelöffnungen verursacht, und zwar nach der Wahl in die Öffnungen mit Muffen und daher eventuell in weiter entfernten Räume durch Luftkanäle oder durch andere ausgehende Mantelöffnungen in die Umgebung des Heizofens, bzw. bei einem nicht angeschlossenen Luftkanal in die Umgebung des Heizofens, optional auch mit den ausgehenden Mantelöffnungen mit Muffen. Werden keine Rückschlagklappen verwendet, wird die ausgeblasene erwärmte Luft (bei einem eingesetzten und eingeschalteten Lüfter) aus allen offenen Öffnungen strömen, was nicht immer einen Nachteil darstellt.
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Für einen Heizofen in allen gegenständlichen Varianten der Ausführung ist es generell vorteilhaft, wenn zumindest in einem aufsteigenden Strang des zweiten Ableitungskanals der Abgase überwiegend vertikal orientierte Röhre installiert sind, verbunden mit dem unten angeordneten Eingang und oben angeordneten Ausgang mit dem Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Mantel des Heizofens, ausgebildet so für Strömung der zu beheizenden Luft durch den Innenraum dieses aufsteigenden Strangs des anderen Ableitungskanals, und zwar nach dem Prinzip eines zusätzlichen Wärmetauschers. Eine solche Ausführung wird in dem beschriebenen Beispiel nicht angewandt, es kann jedoch in dieser Form eine weitere Steigerung des Wirkungsgrads der Wärmeübertragung an die zu erhitzende Luft erreicht werden. Für einen Heizofen mit zweitem Ableitungskanal mit mehreren aufsteigenden Strängen ist es vorteilhaft, wenn gerade der zweite Ableitungskanal nach oben in Form von gerade zweier aufsteigenden Stränge geführt wird, und zwar an den Seiten der Brennkammern, und die Stränge oben in die Ausgangs-/Mischkammer eingemündet werden. Bei der gerade erwähnten (und hier nicht dargestellten) Variante ist es vorteilhaft, wenn zwei aufsteigende Stränge unten mit querverlaufenden angeschlossenen Strängen ergänzt werden, die von der einzigen gemeinsamen Ausgangsöffnung im Rückteil der zweiten Brennkammer führen. So entsteht eine Variante, in der ein einziger Ausgang der Abgase von der zweiten Brennkammer entsteht und an diesen werden durch die genannten Anschlussstränge zwei (in der Regel seitliche) aufsteigende Stränge des zweiten Ableitungskanals angeschlossen.
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Für alle aufgeführten Varianten des Heizofens ist es in einigen Fällen vorteilhaft, wenn zumindest eine Wand des äußeren Mantels im Umfang der Rückwand und seitlichen Wand zumindest teilweise mit einem Wassermantel und/oder zumindest teilweise als ein Wasserwärmetauscher in Plattenform ausgebildet ist. Für eine solche Ausführung wird anscheinend nicht mehr eine Variante gebildet, die gleichzeitig auch mit Anschlüssen auf Luftkanäle versehen ist, wenn auch eine solche Kombination möglich und für einige Kombinationen des Heizbedarfes auch vorteilhaft ist. In der beispielhaften Ausführung wird eine solche Variante nicht dargestellt.
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Hierdurch entsteht generell bei der beschriebenen beispielhaften Ausführung ein Heizofen mit zwei Brennkammern, einer für primäre Verbrennung des Brennstoffs und der anderen für sekundäres Nachbrennen der in erster Kammer entwickelten Brenngase, wo dank der Ausführung mit zwei Manteln nicht nur eine höhere Effektivität der Wärmeübertragung an die Umgebung erreicht wird, sondern wo gleichzeitig in den Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Mantel des Heizofens sämtliche einströmende primäre und sekundäre Luft vorgeheizt werden kann, und auch in einem Betrieb ohne Lüfter, bzw. mit Beschränkung des Durchgangs der zu beheizenden Luft beim Anheizen in bedeutender Form die Anlaufkurve der Temperatur des Heizofens auf Werte beschleunigt werden kann, in denen eine vollwertige Funktion des Brennvorgangs in der anderen Brennkammer eintreten wird, da bei einer Begrenzung der Durchströmung der zu beheizenden Luft durch den erwähnten Zwischenraum der hier anwesende Luftmantel als eine Wärmedämmung wirkt, was die Vorheizung der einströmenden primären und sekundären Luft in den Zuleitungskanälen zusätzlich unterstützt, die gerade durch diesen Zwischenraum führen. Dieser Vorteil ist noch größer, wenn die Erhitzungskanäle durch den zweiten Ableitungskanal führen. Die ausschließliche Zuführung der primären und sekundären Luft von einer Stelle im hinteren Bereich des Ofens erlaubt es, sämtliche Regelung dieser Zuführungen in einem Regelelement zu konzentrieren, vorrangig im einfachen Schieber mit mehreren Öffnungen, in dem die Regelung einzelner Zuführungen einfach konstruktiv verbunden werden kann. Der Heizofen hat dann nicht nur einen hohen Wirkungsgrad, sondern auch außerordentlich schnellen Anlauf zum vollwertigen Betrieb, und zwar mit einer einfachen Regelung.
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Möglichkeiten für industriellen Einsatz
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Der Heizofen nach der vorliegenden technischen Konzeption kann als Standardofen zur Beheizung einzelner Räume sowie zur Beheizung von mehreren Räumen unter Verwendung der Verbindung über Luftkanäle eingesetzt werden, jedoch immer verbunden mit einem hohen Wirkungsgrad und hoher Reinheit der Abgase.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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