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Zur technischen Erzeugung von Wärme werden verschiedene Brennstoffe genutzt. In Abhängigkeit vom Brennstoff, Standort der Wärmegewinnung und Wärmemengenbedarf bestimmen sich die Ofenart bzw. die Art der Zuführung, wie diese in der IPC-Klasse F23K 3/00 untergliedert sind. Im häuslichen Bereich kommen verschiedene „Vorrichtungen zur Brennstoff-Aufgabe von oben“ (gemäß IPC-Klasse F23K 3/16) zum Einsatz.
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Neben der direkten, meist manuellen Beschickung durch eine mit einer Klappe versehenen Öffnung sind dazu Vorrichtungen bekannt, wie der „Erhitzer, der automatisch mit Brennstoffeinheiten mit gleichförmiger Geometrie befüllt wird“ (vergl. Veröffentlichungsnr.
EP000002071238A2 ), die „Holzbrikett-Beschickungsanlage“ (vergl. Veröffentlichungsnr.
EP000002157373A1 ), der „Automatischer Zuführer für Holz-Brennstoffe“ (vergl. Veröffentlichungsnr. JP000S57187524A) und der „Automatischer Zuführschieber für Holzklötze“ (vergl. Veröffentlichungsnr.
US000004444538A ).
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Im Zuge der immer wichtiger werdenden Nutzung von regenerierbaren Brennstoffen presst man unter hohen Druck kleinteilig verspanntes Holz in feste Formen, sodass beispielsweise Holz-Briketts entstehen. Diese werden u. a. in kleinen Mengen zur Befeuerung dafür geeigneter Öfen, die sich oft im unmittelbaren häuslichen Wohn- und Nutzbereich befinden, eingesetzt. Hierbei verwendet man die zuvor beschriebene direkte manuelle Beschickung durch eine mit einer Klappe versehenen Öffnung. Die Zuführung des Brennstoffs und die Steuerung der Brennstoffzufuhr fordert in der Regel einen kontinuierlich und damit latent wiederkehrenden Zeitaufwand durch eine Bedienungsperson.
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Dies ist im Vergleich zu anderen automatisch funktionierenden häuslichen Wärmeerzeugern bzw. Wärmeversorgern unpraktisch und stellt einen Nachteil für die ökologisch sinnvolle Nutzung von regenerierbaren, in eine normierte Form gepresste Brennstoffe da.
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Abhilfe schafft hier eine mechanisch geführte Brennstofflagerung in leicht zugänglichen Stapelregistern, verbunden mit einer bedarfsgesteuerten Transportvorrichtung, die den Brennstoff zuführt, und einer automatischen Öffnungsklappe zum Brennraum.
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Bei der erfindungsgemäßen „Zuführung von normierten Brennstoffen“ kommen Holzbriketts (1.) zum Einsatz, die eine rechteckige Form haben, wobei die Seitenflächen (links/rechts bzw. oben/unten) zueinander mit gerundeten Kanten ausgeführt sind.
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Die Mechanik dieser Konstruktion ist derart konzipiert, dass auch andere Brennstoffmaterialien, die eine ähnliche Rohdichte und mechanische Belastbarkeit haben und die in der zuvor beschriebenen normierten Rechteckform verfügbar bar sind, genutzt werden können. Die speziell bei dieser Brikettform (im Beispiel b= 153 mm; h =63 mm; t=80 mm) üblichen runden Kanten (der Seitenflächen zueinander) sind in verschiedenen Rundungsradien möglich (bis zur rechtwinkligen Ausbildung).
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Bei einem Ofen, der mit einer „Zuführung von normierten Brennstoffen“ ausgestattet ist, befindet sich neben dem Brennraum ein Brikettregister (2.), das bedienungsfreundlich an der Vorderseite des Ofengehäuses integriert ist. Zur Beschickung ist eine Tür mit Verglasung (nicht dargestellt) zu öffnen, die es gleichzeitig ermöglicht, den Füllungsstand von der Vorderseite einsehen zu können. Das Brikettregister ist derart konstruiert, dass in kleinen Ausführungen ein, sonst mehrere Führungsschächte (3.), beispielsweise zwei, nebeneinander eingebaut sind, in die jeweils bis zu 10 Briketts (oder auch mehr) aufeinander liegend eingestapelt werden können. Die Aufnahmeböden (4.) der Führungsschächte besitzen eine entsprechende Verstellmechanik und sind in der Höhe elektromotorisch verfahrbar. Dadurch lässt sich die Aufnahmekapazität vorbestimmen, d. h. in Abhängigkeit des Befüllungs- und Verbrauchszyklus ist die Stellung bzw. Höhe der Aufnahmeböden wählbar. Außerdem bestimmt die Stellhöhe der Aufnahmeböden, wie viele Briketts (siehe nachfolgende Erläuterung) bei einer Zuführroutine zum Brennraum transportiert werden.
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Neben der obersten Lage der bevorrateten Briketts beginnt ein Brennstoffzuführkanal (5.). Über diesem Kanal befindet sich eine Transportmechanik aus zwei parallel laufenden Stahlgliederketten (6.), an die jeweils ein Mitnahmestift (7.) (als Paar auf gleicher Höhe), befestigt ist. Die Mitnahmestifte sind in eine, bezogen auf die Kreisbahn des Umlaufwegs, nach außen zeigende Stellung montiert und sind zum Ende hin, in Laufrichtung gesehen, angeschrägt. Die Stahlgliederketten werden parallel mit definiertem Abstand zu dem Brennstoffzuführkanal geführt und durch jeweils zwei auf einer Achse sitzenden, im Halbkreis belegte, Umlenkzahnräder gehalten. Der Antrieb erfolgt durch einen elektrischen Stellmotor (nicht dargestellt), der an eine der Achsen von der Rückseite angeflanscht ist. Der Umlaufweg (Richtung gemäß Pfeil (8a.) und Pfeil (8b.)) der Mitnahmestifte ist durch die konstruktive Lage der Achsen so gewählt, dass diese am Beginn einer Zuführroutine aus der nachfolgend noch genauer beschriebenen Parkstellung heraus starten (siehe -Zeichnung 1.-„Startsituation/Parkstellung“) und über die, bezogen auf den Brennraum, äußere Umlenkzahnräder (9.) laufen. Nach der Umlenkung greifen die Mitnahmestifte von der außen liegenden Seite die oberste Brikettlage (10.) (hier bestehend aus zwei Briketts) der Führungsschächte und schieben diese in den Brennstoffzuführkanal. Durch den Brennstoffzuführkanal werden die Briketts in Richtung Brennraum transportiert (siehe -Zeichnung 2.- „Transport“), wobei der Brennstoffzuführkanal oberhalb eines Schachtes (11.), der direkt in den Brennraum führt, anschließt. Dieser Schacht ist mit einer aus massivem Stahl gefertigten Platte verschlossen. An dieser Verschluss-Stahlplatte (12.) ist ein, bezogen auf Zuführrichtung des Brennstoffzuführkanals, schräg stehendes Führungsblech (13.) angeschweißt. Die Lage, Größe und Stellungswinkel dieses Bleches ist so gewählt, dass die obere (abgerundete) seitliche Kante des ersten zugeführten Briketts die Verschluss-Stahlplatte in Öffnungsrichtung (14.) anhebt, die dadurch den Eingang zu dem in den Brennraum führenden Schacht freigibt. Getrieben durch die nachdrückenden Mitnahmestifte fallen die Briketts ab der Schwerpunktverlagerung an der Öffnungskante des Schachtes in Richtung Brennraum (15.) (siehe -Zeichnung 3.-„Beschickung“). Während der Zuführung wird die Stahlplatte, die den Schacht, wie schon beschrieben, sonst verschließt, durch die nachgeführten Briketts offen gehalten.
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Nachdem die Mitnahmestifte den zweiten (und damit bei diesem Beispiel letzten) Brikett in den Schacht geschoben haben, bzw. dieser Brikett die Öffnung des Schachtes nach unten in Richtung Brennraum verlassen hat, fällt die Stahlplatte durch das Eigengewicht zurück. Zusätzlich ist oberhalb des zuvor beschriebenen Führungsblechs ein zweites Blech angeschweißt. Dieses zweite Blech verfügt über einen t-förmigen Mitnehmerhebel (16.), der auf einer Welle (17.) an selbiges gelenkig angeschlossen ist (siehe -Zeichnung 4.-„Draufsicht Verschlussplatte“). Oberhalb der inneren, d. h. über dem Brennraum liegenden Umlenkzahnräder (18.) sind zwei Führungsschienen (19.) montiert, auf denen der t-förmige Mitnehmerhebel beim Zurückfallen der Verschluss-Stahlplatte landet. Die konstruktive Geometrie ist so gewählt, dass die weiterhin auf ihrer Umlaufbahn befindlichen Mitnahmestifte die äußeren Schenkel des t-förmigen Mitnehmerhebels greifen und dadurch die Stahlplatte in ihre Ausgangslage zurückziehen. Gleichzeitig werden die Schenkel (20.) des Mitnehmerhebels auf die schon erwähnten Führungsschienen derart geleitet, dass sie sich auf einer nach außen (bezogen auf die Umlaufbahn der Mitnahmestifte) führenden Richtung (21.) bewegen. Ein Endschalter stoppt den Stellmotor und veranlasst, dass die Aufnahmeböden der Führungsschächte des Brikettregisters sich um die vorgewählte Höhe jeweils einer oder jeweils beider (oder jeweils mehrerer nebeneinander liegender) Brikettlagen nach oben bewegen. Damit steht die nächste, somit oberste, Brikettlage für die Zuführung zur Verfügung (auf Höhe des Brennstoffzuführkanals). Je nachdem, wie viele Briketts in die Höhe des Brennstoffzuführkanals gehoben werden, bestimmt sich die Anzahl der Briketts, die bei der folgenden Zuführroutine abgegriffen werden.
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Bis zur nächsten Zuführroutine halten die Mitnahmestifte den t-förmigen Mitnehmerhebel (Parkstellung), wodurch die den Schacht verschließende Stahlplatte in ihrer Lage fixiert bleibt. Beim Start der nächsten Zuführroutine wird der Mitnahmehebel weiter von den Mitnahmestiften gezogen (siehe Richtungspfeil (22.)), gleichzeitig von den Führungsschienen nach außen gehoben und rutscht über die schon erwähnten schrägen Flächen der Stifte. Damit wird der Mitnehmerhebel freigegeben, wodurch die Verschluss-Stahlplatte entriegelt wird und zum Öffnen bereitsteht.
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Durch eine wählbare, regeltechnisch entsprechend umgesetzte Steuerung der Hubintervalle der Aufnahmeböden (siehe Führungsschächten des Brikettregisters) verbunden mit dem Brennstofftransport in die Brennkammer lässt sich bestimmen, in welchen Zeitintervallen bzw. in welchem Zeitraum entsprechende Anzahlen von Briketts zugeführt werden. Dadurch ist es möglich, die in den Brikettregistern Platz findende Menge an Briketts nach einem automatisch ablaufenden, zeitgeführten Zuführprogramm wählbar zu steuern und soweit einen autonomen Betrieb zu gewährleisten.
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Eine notwendige brandschutztechnische Ausstattung der Konstruktion ist vorgesehen, jedoch hier nicht weiter beschrieben.
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Bezugszeichenliste
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- (1.)
- Holzbriketts
- (2.)
- Brikettregister
- (3.)
- Führungsschächte
- (4.)
- Aufnahmeböden
- (5.)
- Brennstoffzuführkanal
- (6.)
- Stahlgliederketten
- (7.)
- Mitnahmestift
- (8a.) u. (8b.)
- Pfeil für Umlaufrichtung
- (9.)
- äußere Umlenkzahnräder
- (10.)
- oberste Brikettlage
- (11.)
- Schacht, der in die Brennkammer führt
- (12.)
- Verschluss-Stahlplatte
- (13.)
- Führungsblech
- (14.)
- Pfeile für Öffnungsrichtung der Stahl-Verschlussplatte
- (15.)
- Pfeil für die Richtung, in der die Briketts in den Brennraum fallen
- (16.)
- t-förmiger Mitnehmerhebel
- (17.)
- Welle zum Anschluss des t-förmigen Mitnehmerhebels (14.)
- (18.)
- innere Umlenkzahnräder
- (19.)
- Führungsschienen
- (20.)
- Schenkel des t-förmigen Mitnehmerhebels
- (21.)
- Pfeil für Bewegungsrichtung auf den Führungsschienen (19.) zur Parkstellung
- (22.)
- Pfeil für Bewegungsrichtung auf den Führungsschienen (19.) nach dem „Start“ einer Zuführroutine
- (23.)
- Pfeil für Bewegungsrichtung im Brennstoffzuführkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 000002071238 A2 [0002]
- EP 000002157373 A1 [0002]
- US 000004444538 A [0002]
