DE202018004601U1 - Feuersäule - Google Patents
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Abstract
Feuersäule, deren Flamme von einem Brennstoffbehälter, insbesondere für Bio-Ethanol gespeist wird, und von einer Außenhülle umgeben ist, wobei Zuluft im unteren Bereich der Außenhülle über mehrere Leitelemente weitgehend axial einströmt und bevorzugt zur Bildung einer Wirbelflamme in eine schraublinienförmige Drehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (4) über die Leitelemente (3) gestülpt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Feuersäule mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere zur Bildung einer Wirbelflamme.
- Bei derartigen Feuersäulen, meist mit einem Glaszylinder als Außenhülle, wird die Flamme mit verwirbelter Luft in Drehung versetzt, so dass sich aufgrund des „tornadoartigen“ Erscheinungsbildes eine besondere optische Anziehung für die Betrachter ergibt. Im
US-Patent 7,097,448 wird dieses Flammenbild als „korkenzieherförmig“ bezeichnet. Bei Einsatz von Bio-Ethanol und ähnlichen Brennstoffen sind solche Feuer- oder Flammensäulen auch in Wohnungen geeignet und dienen vorwiegend der Dekoration, aber auch der Erholung der Bewohner, wie häufig offenen Kaminen (oder nachgebildeten Kaminfeuern auf Monitoren) zugesagt wird. Zudem werden solche Feuersäulen im Outdoor-Bereich, z. B. auf Terrassen eingesetzt, wobei diese dann an kälteren Abenden als Licht- und Wärmespender dienen. - Aus der
US 8,641,413 ist eine derartige Feuersäule bekannt, bei der am unteren Ende des Glaszylinders ein durchmessergleicher Sockel angeordnet ist, in dem eine Vielzahl von Schaufel-Leitelementen helix- bzw. schraublinienförmig angeordnet sind. In8 wird die Lufteinströmung und turbulente Flammenzone anschaulich dargestellt. Der Glaszylinder ist dabei auf dem Sockel aufgesetzt (ebenso bei derUS 2014/0290643 A1 US 2014/0290643 - Der Bauaufwand ist auch bei der
US 8,641,413 relativ hoch, da die einzeln befestigten Leitelemente mit einem Metallring zusammengefasst werden. Zudem ist dieser Leitapparat zweigeteilt, um durch Ausschwenken einer Hälfte z. B. beim Anzünden oder Löschen der Flamme Zugang zur Brennschale zu erhalten. Dies ist auch der Tatsache geschuldet, dass der Glaszylinder relativ heiß ist, so dass dieser nur mit Handschuhen abgehoben werden sollte. Bei derUS 7,097 ,448 soll die Außenhülle durch mehrere tangentiale Einströmspalte relativ kalt bleiben, jedoch ist hierbei die Hülle zumindest zweiteilig und damit relativ aufwändig zu fertigen bzw. zu montieren. - Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Feuersäule hinsichtlich Sicherheit und Bauaufwand zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Feuersäule gemäß Anspruch 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Durch das vorgeschlagene Überstülpen der Außenhülle über die Leitelemente wird eine sichere Halterung erreicht, da die Innenwand der Außenhülle mit geringer Spielpassung die Leitelemente umgreift. Diese axiale Überlappung beträgt bevorzugt ca. 20 % der Höhe der Außenhülle, so dass in Kombination mit einem relativ massiven Fuß- oder Basisteil ein unbeabsichtigtes Umstoßen des Glaszylinders kaum möglich ist. Durch die Überlappung ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Außenkanten der Leitelemente von der Außenhülle umschlossen sind, so dass kein separates Bauteil zur Begrenzung der einzelnen Luftkanäle zwischen den Leitelementen erforderlich ist. Durch die angesprochene Spielpassung wird somit ein Übertritt von Zuluft von einem Luftkanal zum benachbarten Luftkanal weitgehend ausgeschlossen, jedoch noch ein leichtes, senkrechtes Abheben der Außenhülle ermöglicht. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Vielzahl der Luftkanäle (z. B. sechs bei sechs Leitelementen) die Außenhülle (insbesondere die Innenwand des Glaszylinders) durch erhöhte Strömungsgeschwindigkeit kühlt, so dass der untere Bereich des Glaszylinders (und ggf. der mittlere Bereich auf Höhe des Flammenaustritts über dem Brennstoffbehälter) relativ kühl bleibt. Somit wird die Verbrennungsgefahr minimiert und die Außenhülle kann durch Ergreifen am unteren, kühlen Bereich auch ohne Handschuhe abgenommen werden, um die Flamme zu löschen.
- Damit entsteht nicht nur im oberen Bereich der Feuersäule aufgrund der Thermik ein Kamineffekt, sondern auch in den einzelnen Luftkanälen zwischen den Leitelementen. Diese können auch düsenförmig ausgebildet sein, um die Strömungsgeschwindigkeit zu Kühlzwecken zu steigern. Ein Gebläse oder Ventilator (wie beim o.g. Stand der Technik) ist somit nicht erforderlich, was den Bauaufwand weiter reduziert und die Einsetzbarkeit im Garten (Outdoor) erhöht. Zudem können die Leitelemente in kostensparender Weise zusammen mit dem Basisteil (inkl. Brennstoffaufnahme) als Gußteil gefertigt werden, wobei auch die Leitelemente zur bevorzugten Bildung von Luftwirbeln in Schräg- oder Schraublinienform in einem Herstellungsschritt produziert werden können. Bei axialer Hauptausrichtung der Leitschaufeln können diese zusammen mit der Brennstoffaufnahme auch in Art eines Kühlkörper-Rohrs stranggepresst werden, wodurch die Fertigungskosten (bei höheren Stückzahlen) erheblich sinken können. Derartiger Strangpreß- oder Stranggussteile weisen zudem eine hohe Maßhaltigkeit auf, die die o.g. Spielpassung auch ohne spanende Bearbeitung sicherstellen können.
- Die Erzeugung eines um die Hochachse der Feuersäule rotierenden Luftwirbels wird durch die genannten schraublinienförmigen Luftleitelemente besonders intensiv, aber auch bei nur leicht schrägstehenden Schaufelflächen wird bereits eine intensive Verwirbelung erreicht, da die zunächst axiale, weitgehend laminare Luftströmung im Bereich der Flamme zunehmend turbulenter wird. Selbst bei rein axialer Zuströmung vom unteren Teil der Feuersäule aus, ist aufgrund dieses Kamineffekts (mit guter Kühlung des unteren Bereichs der Innenwand der Feuersäule) auf Höhe der Flamme somit eine Verwirbelung in Art eines flackernden Feuers möglich. Da das Flammenbild auch von der zugeführten Luftmenge abhängt, ist bevorzugt der untere Zuluftquerschnitt (vor Eintritt zu den Leitelementen) veränderbar.
- Die Außenhülle besteht bevorzugt aus Feuerfest-Glas, insbesondere in Form eines Zylinders mit offenen Stirnseite. Solche Rohre können mit hoher Präzision (zur Sicherstellung der o.g. Spielpassung) gefertigt und sind aufgrund der Serienfertigung (z. B. für den Einsatz in der chemischen Industrie) relativ preiswert. Es sind jedoch auch andere Formen und Materialien möglich, z. B. ein Metallrohr mit Fenstern in Art einer Lampe oder ein Metall-Gitter bzw. Metallnetz. Die Außenhülle liegt bevorzugt stirnseitig an ihrem unteren Ende auf mehreren, radial ausgerichteten Stiften auf, die an einem Basisteil befestigt sind, das den Brennstoffbehälter umgibt. Dieser kann auch für Brennpaste ausgelegt sein, oder zur Aufnahme von Holzpellets oder anderen Brennstoffen dienen.
- Das Basisteil ist vorzugsweise aus Metall gefertigt, um zusammen mit einer relativ schweren Standplatte die erforderliche Standsicherheit zu gewährleisten, insbesondere in der Ausführung als sog. Tischfeuer. Die Feuersäule kann auch erhöht angeordnet werden, um die Lichtwirkung zu steigern, insbesondere mit einer Halterung in Art eines sog. Heizpilzes für den Terrassenbereich oder mit einer Abstützung, z. B. in Art eines Erdspießes für den Gartenbereich. Die vorstehend genannten Stifte können auch am jeweils unteren Ende der z. B. drei Leitelemente angeformt oder befestigt sein, so dass sich die Bauteil-Anzahl weiter verringert. Die Stifte können zur Einstellung des Zuluftquerschnitts in ihrer Höhenlage verstellbar sind, insbesondere als Exzenter-Stifte ausgebildet sein, so dass das Flammenbild variiert werden kann. Die Außenhülle kann auch am unteren Ende wellig oder stufig geformt sein, um über ein Verdrehen um die Hochachse den Luftspalt zu regulieren. Ebenso sind Lochscheiben in horizontaler Ausrichtung oder gegeneinander drehbare, gelochte Ringe denkbar, um die Zuluft zu regulieren, bzw. beim Schließen der darin vorgesehenen Schlitze das Feuer in der Feuersäule zu ersticken.
- Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine Feuersäule im Schnitt; -
2 (a) und2 (b) je eine Feuersäule in erhöhter Ausführung; -
3 eine Feuersäule gemäß1 in Perspektivansicht; -
4 (a) und4 (b) je eine Schnittdarstellung mit verschiedenen Leitelementen; und -
5 (a) und5 (b) je eine Ausführung eines Brennstoffbehälters für Pellets. - In
1 ist eine Feuersäule1 mit einem Basisteil2 dargestellt, das einen Brennstoffbehälter2a und eine Standplatte2b aufweist. Am Basisteil2 sind mehrere Leitelemente3 angeordnet, die hier als schraublinienförmige Bleche ausgeführt sind, um einen Luftwirbel in einer darüber gestülpten Außenhülle4 zu erzeugen. Diese ist bevorzugt als transparenter Glaszylinder gestaltet und gibt hier somit die Ansicht auf das Basisteil2 frei. Die von der Außenhülle4 am Umfang umschlossene Flamme wird durch Brennmaterial (jeglicher Konsistenz möglich), insbesondere Bio-Ethanol oder Brennpaste aus dem (vertieft angeordneten) Brennstoffbehälter2a gespeist und erhält die erforderliche Luftmenge über eine Zuluftöffnung6 (in Form eines Ringspalts) im unteren Bereich der Feuersäule1 , genauer am unteren, stirnseitig offenen Ende der Außenhülle4 . - Die zuströmende Luft wird durch die Leitelemente
3 zu einem Wirbel bzw. Strömung mit Drall abgelenkt. Die Luftmenge kann über den Querschnitt der Zuluftöffnung6 variiert werden, wobei z. B. Stifte5 in ihrer Höhenlage verstellt werden. In der hier gezeigten Einstellung entspricht der Querschnitt über der Standplatte2a etwa dem Durchlassvolumen zwischen Basisteil2 und der Außenhülle4 , wobei die hier relativ dünnen Leitelemente3 den Durchlass kaum mindern. Die auf den Stiften5 (hier drei Stück mit einer Teilung von 120° am Umfang des Basisteils) aufsitzende Außenhülle4 ist mit enger Passung bzw. leichter Spielpassung über die Leitelemente3 gestülpt und berührt diese an zumindest einigen Stellen. - In
2 ist die Feuersäule1 in erhöhter Ausführung gezeigt, nämlich in2a mit einer gestellartigen Abstützung2c , um z. B. auf einer Terrasse aufgestellt zu werden. In2b ist die Abstützung2c stab- bzw. spießartig ausgebildet, um mit dieser Halterung in Art eines Erdspießes im Gartenboden verankert zu werden. - In
3 ist die Feuersäule gemäß1 perspektivisch dargestellt. Hieraus ist der schraublinienförmige Verlauf der Leitelemente3 gut ersichtlich, ebenso die obere Öffnung im Basisteil2 , um dort einen Brennstoffbehälter2a zu bilden. Die hieraus gespeiste, schematisch angedeutete Flamme steigt auch hier durch die gezielten Luftwirbel rotierend oder zumindest flackert in dem Glaszylinder4 auf. Die erreichbare Höhe, z. B. bis ¾ der Außenhülle4 lässt sich insbesondere durch das Abbrandverhalten des Brennstoffes (vorzugsweise Ethanol) und durch die Luftzufuhr einstellen. - In
4 sind zwei Seitenansichten des Basisteils2 gezeigt, das hier jeweils vier Leitelemente3 aufweist, also mit einer 90° Teilung. Die Leitelemente3 sind hier weitgehend in Axialrichtung (zur Hochachse) ausgerichtet und weisen eine sich nach oben verbreiternde Form auf, um so vier Düsenkanäle am Umfang des Basisteils2 zu bilden und die Zuluft von der Öffnung6 her zu beschleunigen. In4a ist die Außenhülle4 mit enger Passung über die Leitelemente3 gestülpt, so dass deren Außenkanten3a die innere Wand der Außenhülle nahezu berühren. Um das Überstülpen trotz dieser Spielpassung zu erleichtern, ist die Innenkante4' bevorzugt konisch geschliffen, so dass die Außenhülle4 in sich selbst zentrierender Weise aufgesetzt werden kann, um dann auf den Stiften5 abgestützt zu sein. Die Stifte5 sind hier an das untere Ende der Leitelemente3 angeformt, insbesondere einteilig angegossen. - In
4b sind die Leitelemente3 zur strichpunktierten Hochachse geneigt und weisen hier dünne Verlängerungen3' in Art von sog. Winglets auf. Diese können in einfacher Weise auf die Leitelemente3 aufgeklebt oder aufgelötet sein, um die Verwirbelung zu erhöhen. Die Stifte5 sind hier separat von den Leitelementen3 am Basisteil befestigt, vorzugsweise mittels Exzenterbuchsen5' , um so die Höhenlage des Glaszylinders4 und den Zuluftquerschnitt gegenüber der Standplatte2a zu variieren. - In
5a ist die Feuersäule für die Verbrennung von Holzpellets ausgelegt, wobei das Prinzip des Holzvergasers Anwendung findet. Hierzu ist im unteren Bereich des Brennstoffbehälters2a ein Lochblech7 eingesetzt ist, unter dem mehrere Zuluftöffnungen8 (hier in Form von Lochungen oder auch Schlitzen) vorgesehen sind. Hierdurch strömt Primärluft noch unterhalb den Stiften5 in den Brennstoffbehälter2a ein und durch die sich auf dem Lochblech7 aufgeschütteten Pellets (hier nicht dargestellt, da dieser handelsübliche Brennstoff für den Betrieb von Pelletsöfen gebräuchlich ist). Die Zuluftöffnungen8 können auch in der Boden- oder Standplatte2b eingebracht sein, so dass die Pellets im Brennstoffbehälter2a gleichmäßig durchströmt werden und sich durch Verschwelung bzw. Pyrolyse (unterstöchiometrische Teilverbrennung) das erwünschte Holzgas bildet. Dieses wird am oberen Ende des Brennstoffbehälter2a mit der über die Leitelemente3 verwirbelte Sekundärluft vermischt und verbrennt (je nach Luftzufuhr) dann mit niedriger oder höherer Flamme. Die Luftzufuhr ist hierbei durch nicht dargestellte (Ring-) Schieber an den Zuluftöffnungen8 (bzw. auch 6 und/oder 8' in5b) einstellbar. - Um die Flamme zentral zu halten, weist der Brennstoffbehälter
2a hier eine im Zentrum offene Haube bzw. Teilabdeckung9 aufweist, die insbesondere dach- oder kegelstumpfartig geformt ist. Diese kann sich auch über den oberen Rand des Brennstoffbehälters2a hinaus erstrecken, wie in Strichlinien angedeutet ist, um eine Luftzufuhr nach innen zu ermöglichen, nämlich über obere Zuluftöffnungen8' . Diese sind ausgeprägter auch in der Ausführung gemäß5b vorgesehen, nämlich ringförmig im oberen Bereich des Brennstoffbehälters2a , wobei der Brennstoffbehälter2a an seinem Umfang bevorzugt doppelwandig ausgeführt ist. Hierdurch gelangt ein Teil-Luftstrom entlang der Umfangsfläche gezielt nach oben, um dann radial nach innen in die Brennzone geführt zu werden. Damit wird eine effektive und relativ saubere Verbrennung der Pellets erzielt, da insbesondere die Haube9 die Flamme stabilisiert. - Zusammenfassend wird durch die geringe Anzahl an Bauteilen ein puristisches Design bei geringen Herstellungskosten erzielt. Durch die stabile Bauweise wird die Sicherheit erhöht und die Bedienung vereinfacht. Zudem sind verschiedene Ausführungen auch im Außenbereich möglich, wobei je nach Bedarf mehr die Lichtausbeute oder die Wärmelieferung variiert werden kann, insbesondere bei Einsatz von Holzpellets. Ebenso ist der Innen-Einsatz als sog. „Tischfeuer“ möglich, da Bio-Ethanol weitgehend geruchs- und rußfrei verbrennt, wozu auch die Verwirbelung der Flamme beitragen kann.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (16)
- Feuersäule, deren Flamme von einem Brennstoffbehälter, insbesondere für Bio-Ethanol gespeist wird, und von einer Außenhülle umgeben ist, wobei Zuluft im unteren Bereich der Außenhülle über mehrere Leitelemente weitgehend axial einströmt und bevorzugt zur Bildung einer Wirbelflamme in eine schraublinienförmige Drehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (4) über die Leitelemente (3) gestülpt ist.
- Feuersäule nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (4) von Außenkanten (3a) der Leitelemente (3) in aufrechter Stellung zentriert ist. - Feuersäule nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (3) den Brennstoffbehälter (2a) umgeben, insbesondere an diesem befestigt sind. - Feuersäule nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (4) stirnseitig an ihrem unteren Ende auf mehreren, insbesondere radial ausgerichteten Stiften (5) aufliegt. - Feuersäule nach
Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (5) an einem Basisteil (2) befestigt sind, das den Brennstoffbehälter (2a) umgibt. - Feuersäule nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (2) eine Standplatte (2b) aufweist, bevorzugt aus Metall, insbes. lösbar verbunden ist. - Feuersäule nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass das Basisteil (2) auf einer erhöhten Halterung oder Abstützung (2c) befestigt ist. - Feuersäule nach einem der
Ansprüche 4 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (5) am jeweils unteren Ende der Leitelemente (3) angeformt oder befestigt sind. - Feuersäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (3) einstückig am Basisteil (2) angeformt sind, insbesondere als Gußteil mit drei um 120° versetzten Leitelementen (3).
- Feuersäule nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffbehälter (2a) zur Aufnahme von Holzpellets oder Brennstoffen vorgesehen ist.
- Feuersäule nach einem der
Ansprüche 4 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (5) in ihrer Höhenlage verstellbar sind, insbesondere als Exzenter (5') ausgebildet sind. - Feuersäule nach einem der
Ansprüche 1 bis11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhülle (4) als einstückiger Glaszylinder ausgebildet ist, insbesondere als Feuerfest-Rohr, oder aus Metall mit Durchbrüchen, insbesondere als Netz hergestellt ist. - Feuersäule nach
Anspruch 12 , dadurch gekennzeichnet, dass die untere Innenkante (4') der Außenhülle (4) konisch geschliffen und/oder angeschmolzen ist. - Feuersäule nach
Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des Brennstoffbehälters (2a) ein Lochblech (7) eingesetzt ist, unter dem Zuluftöffnungen (8) vorgesehen sind. - Feuersäule nach
Anspruch 10 oder14 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffbehälter (2a) eine im Zentrum offene Teilabdeckung (9) aufweist, die insbesondere dach- oder kegelstumpfartig geformt ist. - Feuersäule nach
Anspruch 10 oder14 oder15 , dadurch gekennzeichnet, dass der im oberen Bereich des Brennstoffbehälters (2a) weitere Zuluftöffnungen (8') vorgesehen sind, wobei der Brennstoffbehälter (2a) an seinem Umfang bevorzugt doppelwandig ausgeführt ist.
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