DE202021100257U1

DE202021100257U1 - Einzelraumfeuerstätte mit einem Katalysator

Info

Publication number: DE202021100257U1
Application number: DE202021100257.3U
Authority: DE
Original assignee: Leda Werk & Co KG GmbH
Current assignee: Leda Werk & Co KG GmbH
Priority date: 2021-01-20
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2031-01-21

Abstract

Einzelraumfeuerstätte mit einer Brennkammeranordnung, die wenigstens einen Brennkammerausgang sowie wenigstens einen dem Brennkammerausgang zugeordneten Abgaskatalysator aufweist, wobei die Brennkammeranordnung einen zum Abgaskatalysator parallelgeschalteten Bypass aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Brennkammeranordnung eine zwischen einer Hauptbrennkammer (5) und einer Nachbrennkammer (6) angeordnete Umlenkplatte (7) aufweist,
dass der Bypass (4) wenigstens ein unmittelbar an der freien Umlenkkante (8) der Umlenkplatte (7) gelegenes offenes unteres Leitungsende (9) sowie wenigstens ein an einer der Kammerwandungen (10) der Brennkammeranordnung gelegenes offenes oberes Leitungsende (11) aufweist,
dass der durch die Brennkammeranordnung hindurch verlaufende Abgasstrang eine an der Umlenkkante (8) der Umlenkplatte (7) ausgebildete Strömungsquerschnittsverengung (12) aufweist, und
dass das offene untere Leitungsende (9) des Bypasses (4) im Bereich der Strömungsquerschnittsverengung (12) seitlich am Abgasstrang ansteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einzelraumfeuerstätte mit einer Brennkammeranordnung, die wenigstens einen Brennkammerausgang sowie wenigstens einen dem Brennkammerausgang zugeordneten Abgaskatalysator aufweist, wobei die Brennkammeranordnung wenigstens einen zum Abgaskatalysator parallelgeschalteten Bypass aufweist.
Einzelraumfeuerstätten der hier in Rede stehenden Art sind Kaminöfen, Herde und Heizeinsätze für Kamine und Kachelöfen. Für einen möglichst emissionsarmen Betrieb dieser Einzelraumfeuerstätten ist es bekannt, die Abgase über einen Katalysator zu leiten, der als integraler Teil einer Umlenkplatte und seltener auch als gesondertes Einbauteil in einer Nachbrennkammer oder einem Abgasstutzen ausgebildet ist. Im Anheizbetrieb, aber auch beim Nachlegen von Brennmaterial oder beim Ausbrennen lassen kommt es zu unsauberem Abbrandverhalten mit Ruß- und Teerbildung. Halten derartige Betriebszustände zu lange an oder wiederholen sich diese zu häufig, kann es zu einer Versottung des Katalysators kommen. Dabei setzen sich die kleinen Kanäle des Keramikkörpers nach und nach mit Verbrennungsrückständen, insbesondere mit Ruß und Teerpartikeln, zu. Um einen lebensgefährlichen Austritt von Rauchgasen in die Einzelraumfeuerstätte umgebende Wohnbereiche zu verhindern, wird im Rahmen der für Einzelraumfeuerstätten vorgeschriebenen Zulassungsprüfung durch die notifizierten Prüfstellen ein Katalysator wie eine Drosselklappe behandelt, deren Einbau einen Bypass zwingend vorschreibt. Demnach darf der Abgasweg nicht vollständig verschlossen sein. In Abhängigkeit der jeweiligen Produktnormen muss der Strömungsquerschnitt eines Bypasses mindestens 3 % des gesamten Strömungsquerschnittes, jedoch nicht weniger als 20 cm² betragen. Da der Katalysator im Abgasstrang jedoch einen nicht unerheblichen Strömungswiderstand darstellt, strömen die Abgase mit einem unverhältnismäßig hohen Volumenstromanteil ungereinigt über den Bypass zum Brennkammerausgang.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einzelraumfeuerstätte der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, mit der der volle Volumenstrom über den Katalysator geleitet werden kann, ohne dazu auf einen Bypass zu verzichten.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Einzelraumfeuerstätte mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Einzelraumfeuerstätte zeichnet sich dadurch aus, dass die Brennkammeranordnung eine zwischen einer Hauptbrennkammer und einer Nachbrennkammer angeordnete Umlenkplatte aufweist, dass der Bypass wenigstens ein unmittelbar an der freien Umlenkkante der Umlenkplatte gelegenes offenes unteres Leitungsende sowie wenigstens ein an einer der Kammerwandungen der Brennkammeranordnung gelegenes offenes oberes Leitungsende aufweist, dass der durch die Brennkammeranordnung gehende Abgasstrang eine an der Umlenkkante der Umlenkplatte ausgebildete Strömungsquerschnittsverengung aufweist, und dass das offene untere Leitungsende des Bypasses im Bereich der Strömungsquerschnittsverengung seitlich am Abgasstrang ansteht. Auf diese Weise bilden der Abgasstrang und der Bypass im Bereich der Strömungsquerschnittsverengung zusammen eine Venturi-Düse aus. Strömt das Abgas im Regelbetrieb durch den Abgasstrang der Brennkammeranordnung hindurch, kommt es an der Strömungsquerschnittsverengung zu einem Anstieg des dynamischen Druckes und zu einem Abfall des hydrostatischen Druckes. Dadurch sinkt auch der Druck am offenen unteren Leitungsende des Bypasses, sodass es dort zu einem Ansaugen kleinerer Abgasmengen durch den Bypass hindurch kommt. Insbesondere bei einer überstöchiometrischen Verbrennung kann die auf diese Weise generierte partielle Abgasrückführung dazu genutzt werden, Abgase mit überschüssigen Sauerstoffanteilen aus der Nachbrennkammer abzuziehen, nachzuverbrennen und dadurch die Abgastemperatur zu erhöhen. Setzt sich der Abgaskatalysator im Laufe seiner Betriebsstunden allmählich dicht, erhöht sich sein Druckverlustbeiwert und der Abgasvolumenstrom nimmt ab. In der Folge steigt der hydrostatische Druck am offenen unteren Leitungsende des Bypasses, im Bypass kommt es zu einer Strömungsrichtungsumkehr und die Abgase können die Brennkammeranordnung über den Bypass passieren. Für den Regelbetrieb ist somit ein leckagefreies Durchleiten des gesamten Abgasstromes durch den Abgaskatalysator hindurch erreicht.
Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung weist der Bypass wenigstens einen abgewinkelten Leitungsverlauf auf. Dabei wird die Abwinklung des Bypasses vorzugsweise im Übergang von der Umlenkplatte zu einer der Kammerwandungen generiert. Vorzugsweise weist die Abwinklung einen Krümmungsradius auf, der ein laminares Durchströmen mit Abgasen ermöglicht.
Um den Druckverlustbeiwert des Abgaskatalysators möglichst klein zu halten, ist dieser mit einem maximal großen Strömungsquerschnitt auszubilden. Deshalb ist nach einer anderen Weiterbildung vorgesehen, den Abgaskatalysator in der Nachbrennkammer anzuordnen.
Nach einer nächsten zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung weist die Nachbrennkammer eine Sensorik auf, die mit einer elektrischen Kontrollanzeige für den Abgaskatalysator verbunden ist. Die Sensorik weist beispielsweise verschiedene am Abgaskatalysator positionierte Temperaturfühler auf und die Kontrollanzeige weist beispielsweise farblich unterschiedliche Leuchtdioden auf, die dem Betreiber der erfindungsgemäßen Einzelraumfeuerstätte signalisieren, wenn die von den Temperaturfühlern aufgenommenen Werte darauf schließen lassen, dass der Abgaskatalysator einen zu hohen Druckverlustbeiwert bekommen hat, er also zu reinigen oder auszutauschen ist.
Da die mit der Umlenkplatte ausgebildete Strömungsquerschnittsverengung bei Einzelraumfeuerstätten, deren Brennraumbeschichtungsöffnung ein Sichtfenster haben, regelmäßig oberhalb dieses Sichtfensters an der Gerätefront der Brennkammeranordnung gelegen ist, wird vorgeschlagen, dass das obere offene Leitungsende des Bypasses an der der Brennraumbeschichtungsöffnung gegenüberstehenden rückseitigen Kammerwandung gelegen ist. Folglich kann die Lage der Strömungsquerschnittsverengung und damit auch das sich im Betrieb der Einzelraumfeuerstätte einstellende Flammenbild vorteilhaft erhalten bleiben.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung weist der Bypass einen sich längs an der freien Umlenkkante der Umlenkplatte erstreckenden abgeflachten Leitungsquerschnitt auf. Grundsätzlich liegt es jedoch im Rahmen der Erfindung, den Bypass mehradrig auszubilden, die einzelnen Adern des Bypasses mit runden Leitungsquerschnitten zu versehen und die runden Leitungsquerschnitte entlang der freien Umlenkkante der Umlenkplatte zu verteilen.
In Abhängigkeit der geometrischen Grundform der Brennkammeranordnung sowie der Ausbildung des Sichtfensters mit gekrümmten oder abgewinkelten Scheiben kann der Bypass eine über seine Leitungslänge veränderliche Strömungsquerschnittsfläche aufweisen. Bei einem Kaminofen mit rechteckiger Grundform und einer sich beispielsweise mit einer Eckverglasung über zwei Seiten erstreckenden Gerätefront kann die Umlenkplatte zwei Umlenkkanten und der Bypass ein unmittelbar an beiden freien Umlenkkanten gelegenes offenes unteres Leitungsende mit abgeflachtem Leitungsquerschnitt sowie ein im Eckbereich zwischen den rückseitigen Kammerwandungen ausgebildetes offenes oberes Leitungsende mit einem runden oder quadratischen Strömungsquerschnitt aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus der sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.
Die einzige Figur zeigt den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Einzelraumfeuerstätte in einer Seitenansicht. Die Einzelraumfeuerstätte hat eine Brennkammeranordnung mit einem in den Kammerbegrenzungen ausgebildeten Brennkammerausgang 1 mit einem Rohrstutzen 2 sowie mit einem dem Brennkammerausgang 1 zugeordneten Abgaskatalysator 3. Außerdem weist die Brennkammeranordnung einen zum Abgaskatalysator 3 parallelgeschalteten Bypass 4 mit einem abgewinkelten Leitungsverlauf auf. Weiterhin weist die Brennkammeranordnung eine zwischen einer Hauptbrennkammer 5 und Nachbrennkammer 6 angeordnete Umlenkplatte 7 auf. Der Bypass 4 weist ein unmittelbar an der freien Umlenkkante 8 der Umlenkplatte 7 gelegenes offenes unteres Leitungsende 9 sowie ein an der rückseitigen Kammerwandung 10 der Brennkammeranordnung gelegenes offenes oberes Leitungsende 11. Der Abgaskatalysator 3 ist in der Nachbrennkammer 6 angeordnet. Der durch die Brennkammeranordnung hindurch verlaufende Abgasstrang weist eine an der Umlenkkante 8 der Umlenkplatte 7 ausgebildete Strömungsquerschnittsverengung 12 auf, wobei das offene untere Kanalende 9 des Bypasses 4 im Bereich der Strömungsquerschnittsverengung 12 seitlich in den Abgasstrang einmündet. Zum Beschicken der Einzelraumfeuerstätte mit Brennmaterial weist die Hauptbrennkammer 5 eine der rückseitigen Kammerwandung 10 gegenüberliegende Brennraumbeschickungsöffnung 13 mit einer Feuerraumtür 14 auf.
Alle in der vorstehenden Beschreibung und in den Ansprüchen genannten Merkmale sind in einer beliebigen Auswahl mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs kombinierbar. Die Offenbarung der Erfindung ist somit nicht auf die beschriebenen beziehungsweise beanspruchten Merkmalskombinationen beschränkt, vielmehr sind alle im Rahmen der Erfindung sinnvollen Merkmalskombinationen als offenbart zu betrachten.

Claims

Einzelraumfeuerstätte mit einer Brennkammeranordnung, die wenigstens einen Brennkammerausgang sowie wenigstens einen dem Brennkammerausgang zugeordneten Abgaskatalysator aufweist, wobei die Brennkammeranordnung einen zum Abgaskatalysator parallelgeschalteten Bypass aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammeranordnung eine zwischen einer Hauptbrennkammer (5) und einer Nachbrennkammer (6) angeordnete Umlenkplatte (7) aufweist, dass der Bypass (4) wenigstens ein unmittelbar an der freien Umlenkkante (8) der Umlenkplatte (7) gelegenes offenes unteres Leitungsende (9) sowie wenigstens ein an einer der Kammerwandungen (10) der Brennkammeranordnung gelegenes offenes oberes Leitungsende (11) aufweist, dass der durch die Brennkammeranordnung hindurch verlaufende Abgasstrang eine an der Umlenkkante (8) der Umlenkplatte (7) ausgebildete Strömungsquerschnittsverengung (12) aufweist, und dass das offene untere Leitungsende (9) des Bypasses (4) im Bereich der Strömungsquerschnittsverengung (12) seitlich am Abgasstrang ansteht.
Einzelraumfeuerstätte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (4) wenigstens einen abgewinkelten Leitungsverlauf aufweist.
Einzelraumfeuerstätte nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, der Abgaskatalysator (3) in der Nachbrennkammer (6) angeordnet ist.
Einzelraumfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachbrennkammer (6) eine Sensorik aufweist, die mit einer elektrischen Kontrollanzeige für den Abgaskatalysator (3) verbunden ist.
Einzelraumfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das obere offene Leitungsende (11) des Bypasses (4) an der der Brennraumbeschickungsöffnung (13) gegenüberstehenden rückseitigen Kammerwandung (10) gelegen ist.
Einzelraumfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (4) einen sich längs an der freien Umlenkkante (8) der Umlenkplatte (7) erstreckenden abgeflachten Leitungsquerschnitt aufweist.
Einzelraumfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (4) eine über seine Leitungslänge veränderliche Strömungsquerschnittsfläche aufweist.