DE202016100216U1 - Furnace insert for exhaust gas treatment - Google Patents
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Abstract
Nachbehandlungseinsatz für einen Heizeinsatz zur Abgasnachbehandlung, umfassend ein Gehäuse mit einem Einlass für Abgase aus dem Heizeinsatz, einen Auslass für Abgase, der eine Verbindung zum Schornstein erlaubt, gekennzeichnet durch mindestens zwei Gruppen von Pall-Ringen, die so angeordnet sind im Gehäuse, dass die Abgase erst durch die erste Gruppe und dann durch die zweite Gruppe geleitet werden, wobei die Abgase hierbei um mindestens 45 Grad umgelenkt werden, um nach einem Austritt aus der ersten Gruppe von Pall-Ringen in die zweite Gruppe von Pall-Ringen einzutreten.Aftertreatment insert for a post-treatment heater insert, comprising a housing having an inlet for exhaust gases from the heating insert, an outlet for exhaust gases allowing connection to the chimney, characterized by at least two groups of pall rings arranged in the housing such that the Exhaust gases are first passed through the first group and then through the second group, wherein the exhaust gases are thereby deflected by at least 45 degrees to enter after emerging from the first group of Pall rings in the second group of Pall rings.
Description
Die Erfindung betrifft einen Ofenaufsatz oder Ofeneinsatz zur Abgasbehandlung, insbesondere einen Aufsatz oder Einsatz, der zwischen Ofen-/Kamineinsatz und Abgasrohr angeordnet ist.The invention relates to an oven attachment or furnace insert for exhaust gas treatment, in particular a cap or insert, which is arranged between the stove / fireplace insert and the exhaust pipe.
Gebiet der Erfindung:Field of the invention:
Die bisher verfügbaren Systeme zur Minderung brennbarer staub- und gasförmiger Schadstoffkomponenten in Kleinfeuerungsanlagen beruhen auf dem katalytischen Wirkungsprinzip oder auf dem Filtrationsprinzip. Diese Systeme werden entweder innerhalb der Feuerungsanlagen oder außerhalb der Feuerungsanlagen eingebaut bzw. in Abgasanlagen als Einsatz nachgeschaltet.The previously available systems for reducing combustible dust and gaseous pollutant components in small combustion plants are based on the catalytic principle of action or on the filtration principle. These systems are installed either within the combustion plants or outside the combustion plants or downstream in exhaust systems as an insert.
In der letzten Zeit ist eine Vielzahl unterschiedlicher katalytischer Abgasreinigungssysteme zum Einsatz in Kleinfeuerungsanlagen, zur Behandlung brennbarer, staub- und gasförmiger Schadstoffe (Ruß, CO, CnHm, PAK usw.) entwickelt worden, die hier jedoch nicht im Einzelnen dargestellt werden sollen. Bei katalytischen Abgasreinigungssystemen besteht mitunter das Problem, dass der Katalysator im Laufe der Zeit beschädigt wird und damit in seiner Funktion beeinträchtigt wird.Recently, a variety of different catalytic exhaust treatment systems have been developed for use in small combustion plants, for the treatment of combustible, dust and gaseous pollutants (soot, CO, CnHm, PAK, etc.), which are not to be described in detail here. Catalytic emission control systems sometimes have the problem of damaging the catalytic converter over time and adversely affecting its function.
Auch eine Reihe nichtkatalytischer Abgasreinigungssysteme sind entwickelt worden. Die nichtkatalytischen Abgasreinigungssysteme, welche in der Kleinfeuerungsanlage oder im Verbindungsstück einzubauen sind, basieren meist auf dem Prinzip eines Speicherfilters. Dabei wird eine Schaumstruktur verwendet, welche auch katalytisch beschichtet werden kann. Auf und in der Schaumstruktur sollen die staubförmigen Schadstoffe abgeschieden und beim Erreichen günstiger Temperaturen frei gebrannt werden. Die anorganischen Bestandteile bleiben in der Schaumstruktur, welche von Zeit zu Zeit aufgrund der Zunahme des Strömungswiderstands manuell gereinigt werden muss.A number of non-catalytic emission control systems have also been developed. The non-catalytic exhaust gas purification systems which are to be installed in the small combustion plant or in the connecting piece are usually based on the principle of a storage filter. In this case, a foam structure is used, which can also be catalytically coated. On and in the foam structure, the dust-like pollutants are to be separated and burnt free upon reaching favorable temperatures. The inorganic constituents remain in the foam structure, which must be manually cleaned from time to time due to the increase in flow resistance.
In der
Aufgabe der Erfindung ist eine Kleinfeuerungsanlage bereitzustellen, welche mit möglichst niedrigem Aufwand einen emissionsarmen Betrieb ermöglicht.The object of the invention is to provide a small combustion plant, which enables low-emission operation with the least possible effort.
Überblick über die Erfindung:Overview of the invention:
Der Kamineinsatz und der Schornstein sind durch ein Abgasrohr direkt miteinander verbunden. Im Folgenden werden Heizeinsatz, Kamineinsatz und Ofeneinsatz oder Kaminkassette, Heizkessel gleichbedeutend verwendet und stellen somit Synonyme dar, da es um den grundsätzlichen Aufbau einer Komponente geht, die anschließend in oder am Kamineinsatz verbaut ist. Bei einem Kamineinsatz handelt es sich um ein Bauteil aus Grauguss oder Stahlblech mit einem Brennraum für feste, flüssige oder gasförmige Brennstoffe; die auch gleichzeitig Wärmetauscher für den Wärmeträger sein können. Oftmals weisen diese ein Sichtfenster oder eine Frontplatte bzw. Fronttür auf, sie schließt die Heizkammer zur Bedienungsseite hin ab. Ein Ofenrohr stellt die Verbindung zwischen Kamineinsatz und Kaminzug bzw. Schornstein her.The fireplace insert and the chimney are directly connected by an exhaust pipe. In the following, heating insert, fireplace insert and oven insert or fireplace cassette, boiler are used synonymously and thus represent synonyms, since it is about the basic structure of a component, which is then installed in or on the fireplace insert. A fireplace insert is a cast iron or sheet steel component with a combustion chamber for solid, liquid or gaseous fuels; which can also be heat exchangers for the heat transfer medium at the same time. Often these have a viewing window or a front panel or front door, it closes off the heating chamber to the operating side. A stovepipe establishes the connection between fireplace insert and chimney draft or chimney.
Der Auftrieb im Schornstein gewährleistet, je nach baulichen Gegebenheiten, dass ein entsprechender Unterdruck im Feuerraum des Kamineinsatzes wirkt und die Abgase über den Schornstein abgeleitet werden. The buoyancy in the chimney ensures, depending on the structural conditions, that a corresponding negative pressure in the combustion chamber of the fireplace insert acts and the exhaust gases are discharged through the chimney.
Gemäß der Erfindung umfasst der Nachbehandlungseinsatz zur Abgasnachbehandlung für einen Heizeinsatz ein Gehäuse mit einem Einlass für Abgase aus dem Heizeinsatz, einen Auslass für Abgase, der eine Verbindung zum Schornstein erlaubt. Dieser Nachbehandlungseinsatz ist gekennzeichnet durch mindestens zwei Gruppen von Pall-Ringen, die so im Gehäuse angeordnet sind, dass die Abgase erst durch die erste Gruppe und dann durch die zweite Gruppe geleitet werden, wobei die Abgase hierbei um mindestens 45 Grad umgelenkt werden, um nach einem Austritt aus der ersten Gruppe von Pall-Ringen in die zweite Gruppe von Pall-Ringen einzutreten. According to the invention, the after-treatment exhaust after-treatment insert for a heating insert comprises a housing with an inlet for exhaust gases from the heating insert, an outlet for exhaust gases, which allows a connection to the chimney. This post-treatment insert is characterized by at least two groups of Pall rings, which are arranged in the housing, that the exhaust gases are first passed through the first group and then through the second group, the exhaust gases are thereby deflected by at least 45 degrees to emerging from the first group of Pall rings in the second group of Pall rings.
Durch die Anordnung von mehreren Gruppen, kann erreicht werden, dass die Abgase einen möglichst langen Weg durch den Nachbehandlungseinsatz durchlaufen müssen, und hierbei die Temperatur abgesenkt wird und in den Pall-Ringen eine entsprechende Oxidation stattfindet, die ab 150 Grad eingeleitet wird. Die Gruppierung in Gruppen von Pall-Ringen erlaubt auch eine Anpassung der Anzahl von Pall-Ringen innerhalb des Nachbehandlungseinsatzes und dessen Gehäuse, sodass eine Anpassung für unterschiedliche Leistungen eines Heizeinsatzes bei der Herstellung des Heizeinsatzes erfolgen kann. Der Nachbehandlungseinsatz muss daher lediglich im Inneren leicht angepasst werden, indem die Zwangsführung der Abgase verändert wird. Die Zwangsführung wird durch entsprechende Bleche, Zwischenwände, und Auflageflächen erreicht. Das Gehäuse weist dabei entsprechende Nuten oder Bohrungen auf, die es ermöglichen, dass die Bleche bzw. Zwischenwände und Auflageflächen je nach Einsatzgebiet und Leistung des Heizeinsatzes konfiguriert werden.By arranging several groups, it can be achieved that the exhaust gases have to travel as far as possible through the aftertreatment insert, in which case the temperature is lowered and in the Pall rings a corresponding oxidation takes place, which is introduced from 150 degrees. The grouping into groups of Pall rings also allows an adjustment of the number of Pall rings within the aftertreatment insert and its housing, so that an adaptation for different performances of a heating insert in the production of the heating insert can be done. The aftertreatment insert must therefore be easily adapted only inside by changing the positive guidance of the exhaust gases. The positive guidance is achieved by means of appropriate metal sheets, partition walls and bearing surfaces. The housing has corresponding grooves or holes, which make it possible that the sheets or partitions and support surfaces are configured depending on the application and performance of the heating element.
In einer bevorzugten Ausführungsform, werden die Abgase durch entsprechende Anordnung der Pall-Ringgruppen um 90 oder 180 Grad umgelenkt.In a preferred embodiment, the exhaust gases are deflected by appropriate arrangement of the Pall ring groups by 90 or 180 degrees.
Das Gehäuse ist vorzugsweise kastenförmig und weist Mittel auf, um im oberen Bereich des Heizeinsatzes befestig zu werden. Somit können bestehende Heizeinsätze leicht umgerüstet werden, da der Auslass des Gehäuses so ausgebildet sein kann, dass er deckungsgleich mit dem ursprünglichen Auslass des Heizeinsatzes ist. Durch entsprechende Laschen, Führungen oder Bohrungen kann das Gehäuse im oberen Bereich, oberhalb des Feuers im Heizansatz befestigt werden.The housing is preferably box-shaped and has means to be fastened in the upper area of the heating insert. Thus, existing heaters can be easily retrofitted because the outlet of the housing may be configured to be congruent with the original outlet of the heater. By appropriate tabs, guides or holes, the housing can be mounted in the upper area, above the fire in the heating approach.
Eine Gruppe von Pall-Ringen besteht aus einer oder mehreren Reihen von Pall-Ringen, die vorzugsweise auf einer Ebene angeordnet sind, so dass deren Abgasdurchlassachsen parallel zueinander sind. Es ist auch denkbar, dass lediglich eine Reihe von Pall-Ringen gegeben ist. Die Anzahl der Pall-Ringe bzw. die Anordnung in Reihen hängt auch von der Menge der Gase ab, die im Brennraum des Heizeinsatzes erzeugt werden. Auch ist denkbar, dass 4-eckige oder runde Strukturen der aneinanderstoßenden Pall-Ringe verwendet werden.A group of Pall rings consists of one or more rows of Pall rings, which are preferably arranged on a plane so that their exhaust gas passage axes are parallel to each other. It is also conceivable that only a number of Pall rings is given. The number of Pall rings or the arrangement in rows also depends on the amount of gases that are generated in the combustion chamber of the heating element. It is also conceivable that 4-sided or round structures of the abutting Pall rings are used.
In den Figuren, die weiter unten beschrieben werden, werden 2 Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, in einer Ausführungsform sind mindestens 3 Gruppen von Pall-Ringen im Gehäuse angeordnet, deren Abgasdurchgangsachsen jeweils um mindestens 90 Grad gedreht zueinander stehen. In the figures, which are described below, two embodiments of the invention are shown, in one embodiment, at least 3 groups of Pall rings are arranged in the housing, the exhaust gas passage axes are each rotated by at least 90 degrees to each other.
In einer weiteren Ausführungsform sind mindestens 2 Gruppen von Pall-Ringen im Gehäuse angeordnet, deren Abgasdurchgangsachsen jeweils um mindestens 180 Grad gedreht zueinander stehen. Es ist zu beachten, dass auch jegliche anderer Anordnung von Gruppen von Pall-Ringen möglich ist.In a further embodiment, at least 2 groups of Pall rings are arranged in the housing, the exhaust gas passage axes are each rotated by at least 180 degrees to each other. It should be noted that any other arrangement of groups of Pall rings is possible.
Innerhalb des Gehäuses werden die Abgase, wie bereits oben beschrieben, durch die Gruppen der Pall-Ringe mit Hilfe von Leitblechen, Mittelwänden und/oder Auflageblechen zwangsgeführt. Dabei ist zu beachten, dass die Abgase möglichst an die Oberseite des Gehäuses geleitet werden und dort horizontal geführt werden, damit sie dort noch Wärme an das Gehäuse abgeben können und das Gehäuse gibt die Wärme dann an die Umgebung weiter.Within the housing, the exhaust gases, as already described above, forcibly guided by the groups of Pall rings by means of baffles, center walls and / or support plates. It should be noted that the exhaust gases are routed as possible to the top of the housing and are guided horizontally there so that they can still give off heat to the housing and the housing then transfers the heat to the environment.
Das Gehäuse ist in einer möglichen Ausführungsform so ausgebildet, dass die Leitbleche, Mittelwände und/oder Auflagebleche variable angeordnet werden können, um der Leistung des Heizeinsatzes zu entsprechen. Dies wird erreicht durch entsprechende Nuten oder Bohrungen oder Führungen innerhalb des Gehäuses, durch die die Leitbleche, Mittelwände und/oder Auflagebleche angeordnet werden können und der Leistung des Heizeinsatzes angepasst werden können.In one possible embodiment, the housing is designed in such a way that the baffles, center walls and / or support plates can be variably arranged in order to match the performance of the heating insert. This is achieved by corresponding grooves or holes or guides within the housing, through which the baffles, middle walls and / or support plates can be arranged and the performance of the heating element can be adjusted.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Auflagebleche mit Durchbrüchen ausgebildet, so dass die Pall-Ringe nur im Randbereich aufliegen, so dass die Abgase durch die Durchbrüche entlang der Abgasdurchlassachse durch die Pall-Ringe fließen. Durch diese Auflagebleche, wird sichergestellt, dass die Pall-Ringe innerhalb des Gehäuses fixiert werden und ihre Position behalten.In a further embodiment, the support plates are formed with openings, so that the Pall rings rest only in the edge region, so that the exhaust gases flow through the apertures along the exhaust gas passage axis through the pallet rings. Through these support plates, it is ensured that the Pall rings are fixed within the housing and retain their position.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Einlass für die Abgase nach unten zum Feuerraum des Heizeinsatzes gerichtet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Abgase möglichst einfach in das Gehäuse eintreten, um schnell ihre Wärme und ihre Geschwindigkeit zu reduzieren.In the preferred embodiment, the inlet for the exhaust gases is directed down to the firebox of the heating element. This ensures that the exhaust gases enter the case as easily as possible to quickly reduce their heat and speed.
Der Pall-Ring ist ein Keramikring oder ein Ring aus Hartporzellan, der rohrförmig aufgebaut ist, wobei er vorzugsweise Durchbrüche an der Rohrwand aufweist und vorzugsweise Strukturen, die sich von der Seitenwand in das Innere des Rohres erstrecken. Bei einem solchen Ring handelt es sich somit um einen Hohlzylinder. In weiteren möglichen Ausführungsformen sind auch Strukturen innerhalb des Hohlzylinders ausgebildet, die Schaufeln ähnlich sind, die nach innen zeigen. Außen sind im Regelfall Löcher. Die Schaufeln und Löcher machen dabei den Eindruck, dass die Schaufeln gleichsam an den Stellen der Löcher als nach innen gebogene Wand des Hohlzylinders ausgebildet sind. Solche Pall-Ringe sind im Handel (z.B. von der Firma Raschig und König) erhältlich und können zu einem Einbau mit den oben geschilderten Eigenschaften und Vorteilen zusammengebaut werden.The pall-ring is a ceramic ring or ring made of hard porcelain, which is constructed tubular, preferably having openings on the tube wall and preferably structures which extend from the side wall into the interior of the tube. In such a ring is thus a hollow cylinder. In other possible embodiments, structures are also formed within the hollow cylinder which are similar to blades facing inward. Outside are usually holes. The blades and holes make the impression that the blades are formed as it were at the locations of the holes as inwardly curved wall of the hollow cylinder. Such Pall rings are commercially available (e.g., from Raschig and König) and can be assembled into a device having the above-described characteristics and advantages.
Beim Eintritt der Abgase in den Nachbehandlungseinsatz sorgen die hohen Temperaturen, der Aufbau und die Anordnung der Pall-Ringe dafür, dass die Abgase verwirbelt werden. Der Nachbehandlungseinsatz und die Anordnung der Pall-Ringe und deren Temperatur begünstigen die Oxydation zwischen Kohlenstoff und Sauerstoff. Im Eintrittsbereich des Nachbehandlungseinsatzes werden Temperaturen der Feuerraumtemperatur bzw. der Abgastemperatur erreicht. Im weiteren Verlauf reduziert sich die Abgastemperatur, so dass die Austrittstemperatur der Abgase aus dem Nachbehandlungseinsatz deutlich geringer ist als die Eintrittstemperatur. Allerdings wird die Temperatur lange gehalten, so dass Schwankungen ausgeglichen werden und eine kontinuierliche Oxidation gegeben ist.When the exhaust gases enter the aftertreatment insert, the high temperatures, the structure and the arrangement of the Pall rings ensure that the exhaust gases are swirled. The post-treatment use and the arrangement of the Pall rings and their temperature promote the oxidation between carbon and oxygen. In the entry area of the aftertreatment insert temperatures of the furnace temperature or the exhaust gas temperature are reached. In the further course, the exhaust gas temperature is reduced, so that the Outlet temperature of the exhaust gases from the aftertreatment insert is significantly lower than the inlet temperature. However, the temperature is kept long, so that fluctuations are compensated and a continuous oxidation is given.
Bei der Verbrennung im Feuerraum des Kamineinsatzes werden die Abgase hierdurch über den Nachbehandlungseinsatz zum Schornstein geführt. Der Ein- und Austritt der Abgase aus dem Feuerraum ist nur über den Nachbehandlungseinsatz möglich und das Abgas erhitzt den Nachbehandlungseinsatz im Eintrittsbereich auf die jeweilige Feuerraumtemperatur. Der verlängerte Abgasweg und der damit einhergehende Druckabfall bewirkt, dass sich die Abgasverweilzeit im Feuerraum des Kamineinsatzes verlängert und sich die Oxydation von Kohlenstoff mit Sauerstoff im Feuerraum verbessert.During combustion in the combustion chamber of the fireplace insert, the exhaust gases are thereby routed through the aftertreatment insert to the chimney. The inlet and outlet of the exhaust gases from the combustion chamber is only possible via the aftertreatment insert and the exhaust gas heats the aftertreatment insert in the inlet region to the respective combustion chamber temperature. The extended exhaust path and the concomitant pressure drop causes the exhaust gas residence time in the combustion chamber of the fireplace insert to be prolonged and the oxidation of carbon with oxygen in the combustion chamber to be improved.
Durch den Nachbehandlungseinsatz wird eine deutliche Oxydation des Kohlenstoffs/Sauerstoffs und darüber hinaus eine Erhöhung des Wirkungsgrads erreicht.By the post-treatment use a significant oxidation of the carbon / oxygen and beyond an increase in the efficiency is achieved.
Figurenbeschreibung:Brief Description:
- im Folgenden werden die Figuren kurz beschrieben, auf die weiter unten in der detaillierten Beschreibung eingegangen wird.In the following, the figures will be described briefly, which will be discussed later in the detailed description.
Es zeigt:It shows:
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen:Detailed description of the embodiments:
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Heizeinsatz heater
- 22
- Ofenrohr zum Kamin Stovepipe to the fireplace
- 33
- Pfeile, die die Strömungsrichtung der heißen Luft bestimmen Arrows that determine the flow direction of the hot air
- 44
- Nachbehandlungseinsatz post-treatment use
- 55
- Gehäuse casing
- 66
- Pall-Ring Pall Ring
- 77
- Einlass inlet
- 88th
- Auslass outlet
- 99
- erste Gruppe von Pall-Ringen first group of Pall rings
- 1010
- zweite Gruppe von Pall-Ringen second group of Pall rings
- 1111
- dritte Gruppe von Pall-Ringen third group of Pall rings
- 1212
- Nuten für Leitbleche Grooves for baffles
- 1313
- Leitbleche, Mittelwände Baffles, middle walls
- 1414
- Auflagebleche bearing plates
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- 2016-01-19 DE DE202016100216.8U patent/DE202016100216U1/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified | ||
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |