DE2407942A1 - Raumheizung mit offener feuerstelle - Google Patents

Description

CHEMINEES RICHARD LE DROFF

89, Avenue Gabriel Peri
Y e r r e s /Frankreich

Unser Zeichen; C 2990

Raumheizung mit offener Feuerstelle

Die Erfindung betrifft im wesentlichen eine Heizeinrichtung mit offenem Feuer für Wohnräume, insbesondere Wohnungskamine mit einer zur Atmosphäre offenen Feuerstelle, in welcher die Verbrennung vor sich geht.

Derzeit besteht eine starke Nachfrage nach Wohnungskaminen, die meist zur Verbrennung von Holz bestimmt sind und einmal wegen ihrer dekorativen Wirkung zum andern wegen der rustikalen Note, die sie in das moderne Leben einführen, beliebt sind. Bis jetzt setzte jedoch der Einbau eines Wohnungskamins die Anwesenheit oder die Schaffung einer ins Freie führenden Rauchabzugsleitung voraus. Zahl-•reiche moderne Wohnräume, Appartements oder Einzelhäuser besitzen jedoch keine solchen Leitungen, was bisher den Einbau von Kaminen schwierig, wenn nicht unmöglich machte. Außerdem waren die Abzüge, die viele Altbauten aufweisen,

Dr.Ha/Mk

409835/0333

meistens auf rein empirischer Basis angebracht worden, so daß ihr Funktionieren häufig zu wünschen übrig ließ. Bei einem unzureichenden natürlichen Abzug können die Verbrennungsgase, von denen übrigens einige, z.B. das Kohlenoxid, giftig sind, sowie der von diesen Gasen mitgeführte Rauch, nicht aus dem Raum entweichen, so daß der Kamin "zurückstaut", wobei er den Raum, in welchem er installiert ist, in gefährlicher Weise verunreinigt.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile und schafft eine Heizeinrichtung der vorstehend beschriebaaen Art, die sich insbesondere dadurch kennzeichnet, daß sie Ansaugmittel aufweist, die oberhalb der .Feuerstelle einen aufsteigenden Strom des Gasgemischs erzeugen, das aus der zur Verbrennung erforderlichen Primärluft und den bei dieser Verbrennung entstehenden Gasen sowie festen Teilchen oder Rauchteilchen besteht, die ebenfalls bei dieser Verbrennung entstehen und von diesem Gasgemisch mitge— führt werden; diese Ansaugmittel sind kombiniert mit Luftreinigern, in welche das Gasgemisch und die darin enthaltenen Feststoffteilchen eintreten, wobei diese Luftreiniger die Verbrennungsgase sowie die Feststoffteilchen abtrennen und zurückhalten und nur einen gereinigten Gasstrom austreten lassen, welcher dann durch eine am Austrittsende der Reiniger angeschlossene Leitung in den Kreislauf zurückgeführt wird.

Die erfindungsgemäße Heizung erzeugt einen künstlichen Zug, dessen Wirkung in keiner Weise von der Qualität oder sogar von der Existenz einer ins Freie führenden Leitung abhängt, wie sie für Kamine, die mit einem natürlichen Zug arbeiten, erforderlich ist.

409835/0333

Die Abtrennung von Verbrennungsgasen aus dem durch die Ansaugmittel angesaugten Gasgemisch, d.h. die Abtrennung von giftigen oder mindestens ungesunden Gasen, sowie von Feststoffen, d.h. von durch dieses Gasgemisch mitgeführtem Rauch, ermöglicht den. Erhält eines gereinigten, kalorienreichen Gasstroms, der an die Feuerstelle zurückgeführt werden kann, was die Verbrennung verbessert und gegebenenfalls ein Verbrennen des etwa in dem Strom verbliebenen Kohlenoxids erlaubt.

Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß die vorstehend genannten Ansaugmittel eine statische· Düse mit Unterdruckeffekt umfassen, die an eine Quelle für ein unter Druck stehendes Medium, z.B. einen Kompressor, angeschlossen ist.

Eine solche Düse ist ein extrem einfaches und somit billiges Bauelement, das sicher und leise arbeitet. Die Regelung ihres Durchsatzes, d.h. die Regelung des Kaminzugs, erfolgt durch Einwirkung auf den Durchsatz und den Druck der Quelle des komprimierten"fluiden Mediums, was eine sehr weite Anpassung des Betriebs ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Heinzeinrichtung kennzeichnet sich ebenso dadurch, daß die genannten Reiniger aus einem ersten und einem zweiten Filterorgan bestehen, die vor bzw. hinter den genannten Ansaugmitteln angeordnet und mit diesen abnehmbar verbunden sind.

Dieses erste und zweite Filterorgan, deren Funktionen sich ergänzen, können somit leicht ausgewechselt werden, wenn die Substanzen, Organe usw. die sie enthalten und die für die Reinigung erforderlich sind, erschöpft oder gesättigt sind.

409835/0333

Vorzugsweise enthält das erste Filterorgan hintereinander in der Strömungsrichtung des Gasgemischs Mittel, um Feststoffteilchen zurückzuhalten, Absorptionsmittel für Gase, wie HpS, NHU usw., Mittel zum Festhalten von Wasserdampf, Molekularsiebe bildende poröse Mittel zum Zurückhalten der Gasmoleküle mit bestimmten Abmessungen und katalytische Mittel zur Überführung von CO in

Das zweite Filterorgan umfaßt Mittel um COp durch Reaktion des letzteren mit alkalischer Lösung unter Bildung eines wasserunlöslichen Karbonats zurückzuhalten.

Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung bewirkt nicht nur die Abtrennung von schlechtriechendem oder giftigem Rauch und Verbrennungsgasen, sondern auch die Abtrennung von COp im Hinblick auf die angewendete Kreislaufführung, da der Gasstrom erst nach Befreiung von COp wieder der Feuerstelle zugeführt werden kann.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich die Heizeinrichtung dadurch, daß die genannten Ansaugmittel noch eine zweite statische Düse umfassen, welche oberhalb der ersten Düse angeordnet ist und aus einer Kugelkalotte besteht, die koaxial mit dem rohrförmigen Element angeordnet ist und die konvexe Seite diesem zuwendet, so daß für das in laminarer Strömung von der ersten Düse kommende Gas eine Ablenkfläche entsteht und am Austritt der zweiten Düse eine turbulente Strömung dieser Gase bewirkt wird.

Diese eine turbulente Strömung und somit eine Durchmischung. der Gase bewirkende zweite Düse ermöglicht die Erzielung eines innigen Kontakts dieser Gase mit den Materialien

409835/0333

der Reiniger, die am Austrittsende der zweiten Düse angeordnet sind; insbeondere wird die Abtrennung von Kohlensäure (COp) erleichtert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt noch andere Merkmale sowie zahlreiche Vorteile, die durch die folgende Beschreibung einiger beispielsweiser Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert werden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Wohnraumkamins gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, der Ansaugmittel und Reinigungsmittel für die Verbrennungsgase auf v/eist;

Fig. 2 eine schematische perspektivische auseinandergezogene Darstellung der Ansaugmittel, sowie der die Reinigungsmittel bildenden Filterorganej

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Filterorgans zur Abtrennung des CO₂;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Filterorgans;

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Filterorgans; Fig. 6 eine vierte Ausführungsform des Filterorgans; Fig. 7 eine fünfte Ausführungsform des Filterorgans;

409835/0333

Fig. 8 eine schematische Schnittansicht durch einen mit einem Wärmeaustauscher versehenen erfindungsgemässen Kamin und

Fig. 9 eine schematische Schnittansicht durch einen Wohnraumkamin gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 besteht der allgemein mit 1 "bezeichnete Wohnraum- kamin gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen aus einer Feuerstelle 2, wo die Verbrennung erfolgt und einem Ketallkasten 3 oder dergl., z.B. aus Blech, der über der Feuerstelle 2 angeordnet ist. Dieser Kasten 3 besitzt an seinem unteren Ende und an seiner Vorderseite eine ins Freie führende Öffnung 4, während er an seinem oberen Ende durch eine vorzugsweise abnehm bare Wand 5 abgedeckt ist. Eine im Innern des Kastens 3 an dessen Rückseite vorgesehene Leitung 6 verbindet den oberen Teil dieses Kastens direkt mit der Feuerstelle 2; diese Leitung dient zur Kreislaufführung der Gase, wie nachstehend näher erläutert wird. Die Leitung 6 ist in ihrem unteren Teil mit einer Frischluftzuführungsöffnung versehen, die ins Freie führt und durch eine hin- und her bewegliche Klappe 7a verschlossen werden kann.

Im Innern des Kastens 3 und somit oberhalb der Feuerstelle 2 ist ein in der Regel zylindrisches Element 9 angeordnet das einmal die ganz allgemein mit 10 bezeichneten Ansaug mittel, deren Funktion es ist, einen aufsteigenden Strom des Gasgemischs aus durch die Öffnung zugeführter Primär- luft und den Verbrennungsgasen, welche Feststoffe oder von der Verbrennung stammende Rauchteilchen mit sich führen, zu schaffen und zum andern Teil aus Reinigungsmitteln

409835/0333

besteht, die auf beiden Seiten der Ansaugmittel angeordnet und allgemein mit 20 bzw. 30 bezeichnet sindf diese Reinigungsmittel sollen die Verbrennungsgase sowie die Feststoffteilchen oder Rauchteilchen abtrennen und zu rückhalten und nur gereinigte Luft durchlassen. Eine Wand schließt am unteren Teil den Raum zwischen dem zylindrischen Element 9 und dem Kasten 3 ab.

Die Pfeile F in Fig. 1 und die folgenden Figuren der Zeichnung zeigen den Weg des in den verschiedenen Teilen der Vorrichtung zirkulierenden Gasstroms.

Die Ansaugmittel 10 bestehen im wesentlichen aus einem vorzugsweise aus Blech bestehenden Gehäuse 11 mit kreisförmigem Querschnitt in dessen Innerem eine Unterdruckdüse 12 angeordnet ist, die aus einem rohrförmigen, in der Regel zylindrischen Element besteht, das koaxial zu dem Gehäuse 11 angeordnet ist. Dieses rohrförmige Element 12 besitzt eine innere Einschnürung oder Verengung 12a, in die eine mit aus einem Kompressor 14 kommender Druckluft gespeiste Leitung 13 einmündet; dieser Kompressor ist im oberen Teil des Kastens 3 angeordnet. Die in die Einschnürung 12a eintretende Druckluft wird mit sehr hoher Geschwindigkeit entspannt, so daß oberhalb der Düse 12 eine starke Depression eintritt, was ein Ansaugen von unten nach oben der durch die Öffnung 4 zugeführten Primärluft und der Verbrennungsgase bewirkt. Zwei kegelstumpfförmige Deflektoren 15 und 16 sind im Innern des Gehäuses 11 konzentrisch oberhalb bzw. unterhalb der Düse 12 angeordnet; diese Deflektoren bewirken eine konzentrische Verminderung des aufsteigenden Gasstroms. Das Gehäuse 11 kann bleibend mittels Laschen

409835/0333

11a mit dem Kasten 3 verbunden sein.

Die Ansaugmittel 10 enthalten auch noch eine zweite statische Düse 17, die in Reihe mit der Düse 12 dieser nachgeschaltet ist. Diese zweite Düse 17 besitzt die Form einer koaxial mit der Düse 12 angeordneten Kugelkalotte, die ihre konvexe Seite der Düse 12 zukehrt. Diese Düse 17 sitzt regelbar auf dem Deflektor 16 und zwar mittels eines Gewindestifts 17a, der in einen im Innern des Deflektors 16 angeordneten Gewindeträger 16a eingeschraubt werden kann, wie dies Fig. 2 zeigt. Beim mehr oder weniger tiefen Einschrauben des Stifts 17a in seinen mit Gewinde versehenen Träger 16a kann man beliebig den Durchtrittsabstand des Gasstroms zwischen dem Deflektor 16 und der Düse 17 regeln. Die Düse 17 besitzt außerdem eine Abführungsleitung 17b, deren Rolle nachstehend erläutert wird.

Die Reinigungsmittel 20, die sich vor den Ansaugmitteln befinden und das erste Filterorgan bilden, bestehen im wesentlichen aus einem Gehäuse 21 mit kreisförmigem Querschnitt, das in das Gehäuse 11 eingeschachtelt werden kann, an welchem es abnehmbar mittels eines beliebigen Halterungssystems befestigt werden kann, beispielsweise mittels Nocken oder Federn, die ein leichtes Montieren und Demontieren gestatten. Das Gehäuse 21 ist durch Gitter oder dergl. 22 in übereinander angeordnete Etagen unterteilt, welche verschiedene Filtersubstanzen oder Adsorptionsmittel tragen.

Dieses erste, sogenannte Feststoff-Filterelement 20 enthält im wesentlichen von unten nach oben, d.h. in Richtung des aufsteigenden Gasstroms:

409835/0333

eine Matte oder einen Filz 23 aus Stahl-, Kieselsäureoder Aluminiuinoxidfäden, und soll die Feststoffteilchen, · Ruß, Rauch usw., die in dem Gasgemisch suspendiert sind, zurückhalten;

eine Schicht aus Aktivkohle 24, vorzugsweise in Granulatform, die Gerüche und bestimmte schädliche Bestandteile des Gasgemischs'fixiert, . z.B.- Gase wie H^S;

eine mikroporöse Schicht 25 aus Kieselgel oder anderen entwässerten Stoffen, welche den Wasserdampf aus dem Gasgemisch abtrennt;

eine poröse Schicht 26 mit Poren bestimmter Abmessungen; dieser unter der Bezeichnung SILIPORITE bekannte Stoff bildet ein Molekularsieb, das bestimmte Gasmoleküle mit bestimmter Abmessung, z.B. die Gasmoleküle die sich bei der Verbrennung von Kunststoffen in der Feuerstelle 2 ge-r bildet haben, oder Verbindungen wie Ammoniak, Acethylen, Aethylen usw., absorbiert;

eine Schicht 27 aus Metalloxiden, z.B. Mangandioxid, Kupferoxid, Kobaltoxid und Silberoxid, wobei diese Oxide vorzugsweise schichtförmig übereinander angeordnet sind 'und CO in COp überführen sowie bestimmte organische Verbindungen polymerisieren sollen.

Bekanntlich ist die Betriebsdauer von Metalloxiden eine wesentliche Funktion der Feuchtigkeit. Die Anordnung der Oxidschichten 27 im oberen Teil des Filters, insbesondere über dem Kieselsäuregel, ermöglicht es, die Oxide wirksam gegen Feuchtigkeit zu schützen und somit ihre

409835/0333

" ¹⁰ " 2Λ07942

Wirkungsdauer zu verlängern.

Dieses erste Pilterorgan ist im wesentlichen ein Feststoff filter, welches als erstes die zu reinigenden Gase auf-.nimmt und das nach einer bestimmten Betriebsdauer durch ein neues identisches Filterorgan ersetzt werden soll, das mit neuen oder regenerierten Substanzen versehen wurde.

Die Reinigungsmittel 30, die den Ansaugmitte3n10 nachgeschaltet sind und das zweite Filterorgan bilden, bestehen im wesentlichen aus einem Gehäuse 31 mit kreisförmigem Querschnitt, welches auf das Gehäuse 11 aufgesteckt werden kann. Dieses Gehäuse 31 kann, ebenso wie das Gehäuse 21 an dem Gehäuse 11 mittels Federn oder Spreizdübeln festgehalten werden, die eine leichte Anbringung und Demontage ermöglichen.

Dieses zweite Filterelement, das als Flüssigkeitsfilter bezeichnet wird, besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen Filter 32 aus einem porösen Material, z.B. Löschpapier, das in zickzack-förmigen Streifen übereinander angeordnet ist. Dieses Filter taucht mit seinem unteren Teil in eine alkalische Lösung 33, z.B. in eine Natron- oder Kalilauge, welche den Boden des Filterelements 30 füllt, d.h. den ringförmigen Raum zwischen dem Gehäuse 31 und dem kegelstumpfförmigen Deflektor Eine Leitung 34 ermöglicht die Zuführung alkalischer Lösung aus einem nicht dargestellten Vorratsbehälter zu dem Filterorgan 30, während eine Überlauföffnung 35 ein konstantes Niveau dieser alkalischen Lösung gewährleistet. Das Filterorgan 30 ist in seinem oberen Teil mit einem Filz oder einer Matte 36 aus rostfreien Stahlfasern oder Kieselsäure- oder Aluminiumoxidfasern

409835/0333

versehen, welche die suspendierten Tröpfchen des Dampfs der alkalischen Lösung zurückhalten und sie kondensieren sollen. Die so gebildeten Flüssigkeitströpfchen gelangen an den Boden des Filterorgans 30 entweder sofort oder über die Düse 17 und deren Abführungsleitung 17b zurück.

Das Filter 32 ist auf seiner gesamten Höhe durch die in den Kapillaren aufsteigende alkalische Lösung, in welche es mit seinem unteren Teil eintaucht, imprägniert.

Das in dem den zick-zack-förmigen, auf diese Weise mit alkalischer Lösung imprägnierten Ringfilter 32 durchsetzenden Gemisch enthaltene Kohlensäuregas bildet durch Reaktion mit dieser alkalischen Lösung ein unlösliches Karbonat, das ausfällt und sich auf der ganzen Höhe des Filters auf den Zickzacklagen absetzt. Dank der Art seiner Anbringung kann das Filterorgan 30, ebenso wie das Filterorgan 20 leicht ausgewechselt werden, wenn die Zickzacklagen vollständig durch abgelagertes Karbonat verstopft sind.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist die folgende: Wenn man in der Feuerstelle 2 das Feuer entzündet setzt man den Kompressor 40 in Gang, der die Düse 12 in Betrieb setzt, d.h. es wird die zur Verbrennung der Verbrennungsgase und der durch diese Verbrennung gebildeten Feststoffteilchen (Rauchteilchen, Ruß) erforderliche Primärluft angesaugt. Der so erzeugte aufsteigende Strom durchsetzt nacheinander den Filz oder die Matte 23, welche die in Suspension befindlichen Feststoffteilchen zurückhält, die Schicht 24 aus Aktivkohle, welche die schlechtriechenden Gase,

409835/0333

z.B. HpS und bestimmte schädliche Gase fixiert, die Kieselgelschicht 25 oder eine analoge Schicht, welche die Feuchtigkeit-zurückhält, das Molekularsieb 26, welches die bei Verbrennung etwaiger Kunststoffe gebildeten Gase absorbiert und schliesslich die Metalloxidschicht 27 wo Kohlenoxid oxidiert und in COp übergeführt wird.

Der so aus dem ersten Filterorgan 20 austretende Gasstrom ist von Feststoffteilchen sowie von allen giftigen Verbindungen befreit, die während des Durchtritts dieses Gasstroms durch die verschiedenen Filterschichten zurückgehalten oder umgewandelt wurden, so daß dieser Gasstrom im wesentlichen aus mit COp beladener Luft besteht, welches entweder bei der Verbrennung oder durch Oxidation von CO gebildet wurde. Diese Mischung aus Luft und COp durchquert das Ansaugorgan 10, von wo es durch den Zwischenraum zwischen dem kegelstumpfförmigen Teil 16 und der zweiten Düse austritt. Es befindet sich dann in Kontakt mit der alkalischen Lösung, welche das COp zurückhält. Der so gereinigte Gasstrom durchquert dann die metallische Matte oder den Filz 36, wo er seine Feuchtigkeit abgibt, worauf er von oben nach unten durch die Leitung 6 zur Feuerstelle zurückströmt.

Es sei bemerkt, daß der aus Luft und COp bestehende Gasstrom aus der ersten Düse 12 mit großer Geschwindigkeit und in laminarer Strömung austritt, worauf er auf die zweite Düse 17 trifft, die auf Grund ihrer Kugelform die laminare Strömung in eine turbulente Strömung umwandelt und so eine kräftige Durchwirbelung der Gase ermöglicht, was den innigen Kontakt zwischen

409835/0333

2407342

dem CO₂ und der in dem Ringfilter 32 enthaltenen alkalischen Lösung erleichtert. Dieser aufsteigende turbulente Strom des Gasgemischs"in dem Filterorgan 30 hat noch den weiteren Vorteil , das kapillare Aufsteigen der Lösung in dem Filter 32 zu unterstützen. Es sei auch bemerkt, daß die Verwendung eines durch kapillares Aufsteigen mit der alkalischen Lösung imprägnierten Filters den Vorteil besitzt, praktisch keine Beschickungsverluste zu ergeben.

Der zur Herdstelle zurückgeschickte gereinigte Gasstrom erhält durch die im unteren Teil der Leitung 6 vorgesehere Öffnung 7 eine Frischluftzufuhr, die mittels der Klappe 7a regelbar ist, so daß man mit Sicherheit ein für die Verbrennung geeignetes Gasgemisch erhält. Es sei· auch bemerkt, daß die Rückführung des gereinigten Gasstroms zur Feuerstelle die Wiederverbrennung des CO gewährleistet, welches noch in Spuren oder in grösseren Mengen vorhanden sein könnte, wenn zufälligerweise das Filter für die Fixierung des CO gesättigt war. Diese Rückführung zur Feuerstelle gewährleistet die vollständige Abtrennung von CO und somit eine totale Betriebssicherheit.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des zweiten Filterorgans. Das dargestellte allgemein mit 40 bezeichnete Filterorgan besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 41, in dessen Innerem sich mehrere Streifen oder Dochte 42 aus porösem Material, z.B. Löschpapier befinden, wobei diese Streifen mit ihren unteren Enden in eine alkalische Lösung 43 eintauchen, weiche den Boden des Gehäuses 4T füllt. Die Streifen 42 werden somit durch eine aufsteigende Kapillarwirkung mit der alkalischen

409835/0333

Lösung imprägniert. Das aus mit COp beladener· Luft bestehende und aus dem Ansaugorgan 10 austretende Giasgemisch wird durch eine Leitung 44 in das Innere des Gehäuses 41 geleitet, so daß es "beim ¥eiterströmen die mit alkalischer Lösung ..imprägnierten Streifen 42 umspült; diese alkalische Lösung hält das CO₂ durch Bildung eines sich auf den Streifen absetzenden unlöslichen Karbonats zurück. Die gereinigte Luft durchsetzt dann eine Metallfasermatte 45, wo sich die mitgeführten Wassertröpfchen durch Zusammenlaufen absetzen; die Luft wird dann durch die Leitung 6 zur Feuerstelle zurückgeführt.

Gemäß der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform besteht das allgemein mit 50 bezeichnete zweite Filterorgan aus einem Gehäuse 51, das in seinem oberen Teil mit einem mit einer alkalischen Lösung 52 gefüllten Behälter 51a versehen ist. Mit Kapillaren versehene biegsame Streifen 53 hängen senkrecht von der Bodenwand des Behälters 51a bis nahe zum Boden des Gehäuses 51 herab. Die alkalische Lösung 52 fließt tropfenweise in Folge der Schwerkraft an den Streifen 53 entlang und sammelt sich am Boden des Gehäuses 51. Das durch die Leitung 56 zugeführte aus mit COp beladener Luft bestehende Gasgemisch umspült so die mit alkalischer Losung imprägnierten Streifen 53 und tritt dann durch die Austrittsleitung 57 aus, nachdem es von COp befreit ist. Die Füllung des oberen Behälters 51a erfolgt durch ein Rohr 54, welches den unteren Teil des Gehäuses 51 mit diesem Behälter 51a verbindet, wobei das Ansaugen der Lösung mittels Druckluft erfolgen kann, die beispielsweise von dem Luftkompressor 14 geliefert und durch ein in die Leitung 54 einmündendes Rohr55 zugeführt wird. Die durch Reaktion des CO₂

409835/0333

mit der alkalischen Lösung gebildeten unlöslichen Karbonate sammeln sich bei 58 am Boden des Gehäuses 51 an.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des zweiten Filterorgans, die mittels Zerstäubung wirksam wird. Das in Fig. 5 gezeigte, allgemein mit 60 bezeichnete Filterorgan besteht aus einem Gehäuse 61, das in seinem oberen Teil direkt mit der ersten Düse 12 in Verbindung steht. Das Gehäuse 61 enthält eine alkalische Lösung 62, welche seinen unteren Teil füllt und direkt über eine Leitung 63 in die Einschnürung 12a der Düse 12 eingespritzt wird; diese Düse wird bekanntlich durch die Leitung 13 mit Druckluft gespeist. Der die Düse 12 durchquerende mit COp beladene Gasstr.om wird somit innig mit der im oberen Teil des Gehäuses 61 zerstäubten alkalischen Lösung gemischt. Die von CO₂ befreite, gereinigte Luft tritt aus dem Gehäuse 61 unter der Ablenkplatte 64 hindurch aus, indem sie in den Raum 65 eintritt und dann die Metallmatte 66 durchquert, wo sie ihre Feuchtigkeit abgibt und dann in die Leitung 6 eintritt, welche sie zur Feuerstelle zurückführt. Die unlöslichen Karbonate setzen sich am Boden des Gehäuses 61 bei 67 ab.

Die Abtrennung des CO₂ kann auch so erfolgen, daß man das Gasgemisch durch eine alkalische Lösung hindurchperlen läßt. Ein solches Filterorgan ist in Fig. 6 dargestellt. Die allgemein mit 70 bezeichnete Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 71, in dessen Innerem sich eine alkalische Lösung 73 enthaltende übereinander angeordnete Etagen 72 befinden. Jede Etage 72 besitzt in ihrem Mittelteil einen rohrförmigen Durchlaß 74

409835/0333

über dem sich eine Haube 75 befindet. Jede Etage steht mit der darunter befindlichen mittels eines Überlaufrohrs 76 in Verbindung. Der aus der Düse 12 aufsteigende Gasstrom durchquert die Öffnungen 74 und wird durch die Anwesenheit der zylindrischen Hauben 75 gezwungen, durch die alkalische Lösung jeder der Etagen 72 zu perlen. Die gereinigte Luft wird dann nach Durchsetzen einer Metallmatte 77 in die Leitung 6 zurückgeführt. Der Niederschlag setzt sich auf den Etagen bei 78 ab.

Fig. 7 zeigt schliesslich noch eine andere Ausführungsform des zweiten Filterorgans, bei welchem die Luft durch eine alkalische Lösung perlt. Die in Fig. 7 dargestellte und allgemein mit 80 bezeichnete Filtervorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 81, welches das aus der Düse 12 kommende aus mit COp beladener Luft bestehende Gasgemisch aufnimmt. Im Innern des Gehäuses 81 ist ein mit einer alkalischen Lösung 83 gefüllter Behälter 82 angeordnet. Der Behälter 82 besitzt in seinem unteren Teil Kugelklappenventile 84, durch welche das aus der Düse 12 kommende Luft/COp-Gemisch unter Druck eintreten kann. Das Gasgemisch durchsetzt in Form von Blasen die alkalische Lösung, wo COp durch Bildung unlöslicher Karbonate abgetrennt wird. Ein mittels eines nicht dargestellten Elektromotors in Drehung versetzter Rührer 85 bewirkt eine Durchwirbelung der Lösung und infolgedessen eine schraubenförmige Bahn der Blasen, was den innigen Kontakt des CO₂ mit der Lösung erleichtert. Die gereinigte Luft wird über die Austrittsleitung 86 und die Leitung 6 der Feuerstelle 2 wieder zugeführt.

409835/0333

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform spielt das Metallgehäuse 3 die Rolle eines Wärmeaustauschers. Der von der Feuerstelle kommende heiße Gasstrom gibt Kalorien an die Blechwände ab, welche diese ihrerseits an die Umgebungsluft abführen. Es kann daher, insbesondere im Fall eines gemauerten Kamins, vorteilhaft sein, einen Wärmeaustauscher unmittelbar über der Feuerstelle vorzusehen, in den man ein zu erwärmendes fließfähiges Medium leitet.

In Fig. 8, in welcher gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist ein solcher Kamin mit Ansaugmitteln und Reinigungsmitteln dargestellt, die in der Mauer 90 angeordnet sind, v/obei dieser Kamin mit einem aus Rohren bestehenden Wärmeaustauscher 91 versehen ist, welche durch die von der Feuerstelle kommenden Verbrennungsgase vor deren Eintritt in die Reinigungsmittel erhitzt werden; in diesen Rohren zirkuliert im Gegenstrom die zu erwärmende Raumluft. Eine Unterdruckdüse 22, die mit dem Kompressor 14 verbunden ist, saugt Luft aus dem Raum durch ein vorzugsweise in Deckenhöhe befindliches Filter 93 an und führt sie durch eine Leitung 94 in den Wärmeaustauscher 91, wo ihr von den Verbrennungsgasen Wärme zugeführt wird; die erwärmte Luft tritt dann durch ein auf.Bodenhöhe angeordnetes zweites Filter 95 in den Raum aus. Die Pfeile F zeigen den Weg der Luft an. Man erhält so einen Kamin mit totaler Heizung, dessen Wärme vollständig gewonnen und in dem Raum sowohl durch Wärmestrahlung, durch Konvektion und durch Leitung verteilt wird, während bei einem klassischen Kamin 5 bis 209$ der Kalorien verlorengehen.

409835/0333

Man könnte auch durch den Wärmeaustauscher 90 Wasser zirkulieren lassen, welches dann Radiatoren für die Raumheizung speist.

Fig. 9 zeigt eine zweite Ausführungsformeiner kompakteren Vorrichtung.

Dort sieht man in einem ersten Teil der Vorrichtung einen Gitterrost 101, auf welchem die Verbrennung erfolgt und unter dem sich eine Aschenschublade 102 befindet.

Die Verbrennungsgase sowie der Rauch verfolgen eine aufsteigende Konvektionsbewegung und durchsetzen ein erstes Filter 103, welches die Feststoffteilchen festhält. Dieses Filter 103 stellt das bereits erwähnte erste Filterorgan dar. Auf seiner Austrittsseite in die Zone 104 besitzt der Gasstrom eine Temperatur von etwa 200⁰C. Dieser Gasstrom tritt dann in den Wärmeaustauscher 105 ein, der vorzugsweise ein Rippenaustauscher ist und sich bei dieser Ausführungsform an der Spitze der Heizvorrichtung befindet. Beim Verlassen dieses Wärmeaustauschers tritt der Gasstrom in den zweiten Teil der Vorrichtung ein, der von dem ersten durch eine feuerfeste. Platte 106 getrennt ist. Die von dem Gasstrom in der Zone 107 erreichte Temperatur "beträgt etwa 30⁰C. Die Temperatur sinkt somit von etwa 200°C in der Zone 104 auf etwa 30⁰C in der Zone ab. Eine derartige Abkühlung bewirkt eine Kondensation des Wasserdampfs; diese Kondensation wiederum bewirkt in diesem Teil der Vorrichtung eine Depression, welche die aufsteigende Bewegung des Gasstrom im ersten Teil der Vorrichtung beschleunigt.

409835/0333

2407342

Der Gasstrom dringt dann in das Filter 108 ein, das ebenfalls ein erstes Filterorgan ist und insbesondere Aktivkohle und verschiedene Metalloxide enthält; die Rolle dieser letzteren besteht darin, da§ von der Verbrennung stammende CO in COp überzuführen. Die Form des Filters bietet, wie man in Fig. 9 sieht, eine große Kontaktoberfläche zwischen dem Gasstrom und insbesondere den Metalloxiden.

Das so gebildete Wasser sammelt sich in dem Teil 109, wo eine übliche Vorrichtung 110 es ermöglicht/dieses Wasser gebenenfalls abzuziehen. Sonst ermöglicht eine an sich bekannte Vorrichtung 116 es, zu vermeiden, daß das gebildete Wasser.in die Düse 111 eindringt, indem sie dieses Wasser direkt in den Vorratsbehälter 109 laufen läßt.

Eine Beschleunigungsdüse mit geschlossenem Kreislauf 111 ermöglicht mittels des Kompressors 112, dessen Saugwirkung oberhalb des Behälters 113 wirkt, eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Gasstroms in diesem Teil der Vorrichtung. Die Bewegung des Gasstroms in der ganzen Vorrichtung beruht somit in erster Linie auf einer Konvektion, dann auf einer Depression und ' schliesslich auf einer Düsenbeschleunigung.

Nach eschleunigung durch die Düse 111 dringt der Gasstrom in das zweite Filterorgan ein und perlt durch eine in dem Behälter 113 enthaltene Lösung, z.B. eine Lauge; eine solche Lösung kann aus Wasser, Ätznatron und Alkohol bestehen, jedoch ist auch jede andere Lösung, die das COp zurückhält, brauchbar.

409835/0333

Während des Hindurchperlens durch die alkalische Lösung wird das in dem Gass
Karbonat ausgefällt.

wird das in dem Gasstrom enthaltene COp in Form von

Um schliesslich den Kontakt Gas-alkalische Lösung zu verbessern sieht man eine aus einem Metallzylinder bestehende Trommel 115 vor, deren Drehachse senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft. Dieser Zylinder ist mit einem Gitter versehen, was eine kräftige Durchwirbelung der alkalischen Lösung ermöglicht. Im übrigen ermöglicht diese Trommelart ein Zurückhalten der in dem Gasstrom nach seinem Durchgang durch die alkalische Lösung enthaltenen Wassertröpfchen.

Gemäß der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform wird der Gasstrom von CO₂ durch Hindurchperlen durch eine alkalische Lösung befreit; es kann jedoch auch jedes beliebige andere Mittel angewendet v/erden, das einen Kontakt zwischen der Lösung und dem Kohlensäuregas gestattet, insbesondere kann man nach den in Fig. 3 bis 7 dargestellten Ausführungsformen verfahren, wobei man diese dann den Gegebenheiten anpaßt.

Das gereinigte Gas gelangt durch die Leitung 114 zur Feuerstelle zurück; wegen der für den Kompressor erforderlichen Ansaugung gelangt jedoch nur sehr wenig Gas zur Feuerstelle zurück.

Die Erfindung kann weitgehende Abänderungen erfahren, ohne daß dadurch ihr Rahmen verlassen wird.

409835/0333

Claims (32)

1. Patentansprüche

   J. 1 ./Heizeinrichtung mit offenem Feuer für die Raumheizung, V_y insbesondere Wohnraumkamin, mit einer zur Atmosphäre offenen Feuerstelle, gekennzeichnet durch Ansaugmittel zur Erzeugung eines aufsteigenden Stroms des aus für die Verbrennung erforderlicher Primärluft und den bei dieser Verbrennung entstehenden Gasen und Feststoffoder Rauchteilchen bestehenden Gasgemischs, Reinigungsmittel, welche das Gasgemisch mit den darin enthaltenen Feststoffteilchen durchquert, wobei diese Reinigungsmittel die Verbrennungsgase sowie die Feststoffteilchen abtrennen und zurückhalten und einen gereinigten Gasstrom austreten lassen, weiter gekennzeichnet durch eine .mit der Austrittsseite der Reinigungsmittel · verbundene Kreislaufführung des Gasstroms.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugmittel aus einer statischen Unterdruckdüse bestehen, die an eine Druckmittelquelle, z.B. einen Krompessor, angeschlossen ist.
3. 3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugmittel im geschlossenen Kreislauf arbeiten.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugmittel noch eine zweite statische Düse umfassen, die der ersten nachgeschaltet ist und aus einer koaxial mit dem rohrförmigen Düsenelement angeordneten Kugelkalotte besteht, welche ihre konvexe Seite der ersten Düse zuwendet und so eine Ablenkfläche für das in laminarer Strömung von der

   409835/0333

   ersten Düse kommende Gas bildet und beim Austritt aus der zweiten Düse eine turbulente Strömung der Gase bewirkt.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß kegelstumpfförmige Deflektoren vor und hinter

   . der ersten Düse konzentrisch mit dieser so angeordnet sind, daß sich eine konzentrische Einengung des Gasstroms ergibt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsmittel aus einem ersten und einem zweiten Filterorgan bestehen, die vor bzw. hinter den Ansaugmitteln angeordnet sind.
7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Kompressor erzeugte Ansaugung hinter dem zweiten Filterorgan erfolgt.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filterorgan in Strömungsrichtung des Gases Mittel zum Zurückhalten von Feststoffteilchen, Mittel zur Adsorption von Gasen wie ^S, NH^ usw., Mittel zur Fixierung des Wasserdampfs, ein Molekularsieb bildende poröse Mittel zur Zurückhaltung von Gasmolekülen mit bestimmten Abmessungen und katalytische Mittel zur Umwandlung des CO in CO₂ enthält.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zurückhalten der Feststoffteilchen aus einer Matte oder einem Filz aus Stahlfasern oder Kieselsäure- oder Aluminiumoxidfasern bestehen.

   409835/0333
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsmittel aus Aktivkohle bestehen.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, . daß die Mittel zur Fixierung des Wasserdampfs in dem Gas aus mikroporösen entwässerten Stoffen bestehen.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Molekularsieb bildenden Mittel aus einem' als SILIPORITE bekannten Stoff bestehen.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytischen Mittel aus Metalloxiden, z.B. Mangandioxid, Kupferoxid, Kobaltoxid oder Silberoxid bestehen.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Filterorgan aus Mitteln zum Zurückhalten des COp besteht.
15. 15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einer alkalischen Lösung bestehen.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Filterorgan noch eine Matte oder einen Filz aus Stahlfasern zur Kondensation von mit dem Gasstrom mitgeführten Lösungsmitteltröpfchen enthält.
17. 17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem Element mit Kapillarstruktur, z.B. Löschpapier, in Kontakt mit der alkalischen Lösung bestehen, wobei das Element sich in einem Behälter befindet, in welchem das das CO₂ enthaltende

    409835/0333

    Gasgemisch zirkuliert.
18. 18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus einem zickzack-förmig angeordneten Filter besteht, dessen unterer Teil in die alkalische Lösung eintaucht.
19. 19. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus Streifen oder Dochten besteht, deren unterer Teil in die alkalische Lösung eintaucht.
20. 20. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Element aus mehreren Streifen besteht, deren oberer Teil in einen die alkalische Lösung enthaltenden Behälter reicht.
21. 21. Einricht nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Mittel aus einem Behälter bestehen, v/elcher die durch eine in die erste Düse einmündende Leitung angesaugte alkalische Lösung enthält, wobei die Abtrennung des COp durch Zerstäubung dieser Lösung in das die Düse durchstömende Gasgemisch erfolgt.
22. 22. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus mehreren, eine alkalische Lösung enthaltenden, übereinander angeordneten Behältern bestehen, wobei das Gasgemisch diese Behälter nacheinander unter Abtrennung des COp durchperlt.
23. 23. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus einem die alkalische Lösung enthaltenden Behälter bestehen und das CO2 durch Hindurchperlen des Gasgemischs durch die Lösung abgetrennt wird.

    409835/0333
24. 24. Einrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des· Behälters ein die Lösung durchwirbelnder Rührer angeordnet ist.
25. 25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer eine- mit einem Gitter versehene Trommel mit waagrechter Rotationsachse ist.
26. 26. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ansaugmittel in einem ersten Gehäuse befinden, das bleibend über der Feuerstelle befestigt ist und daß die Filterorgane abnehmbar in Gehäusen an entgegengesetzten Enden des ersten Gehäuses angeordnet sind.
27. 27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet,· daß sämtliche Gehäuse im Innern eines Metallkastens angeordnet sind und der Kreislauf des gereinigten Gases innerhalb dieses Kastens erfolgt.
28. 28. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Gehäuse im Innern eines gemauerten Kamins angeordnet sind.
29. 29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß noch Wärmeaustauschmittel vorgesehen sind.
30. 30. Einrichtung nach den Ansprüchen 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom des von der. Feuerstelle aufsteigenden Gasgemischs diese Wärmeaustauschmittel durchquert und daß das zu erwärmende Medium, beispiels-

    409835/0333

    — do —

    weise Raumluft oder Wasser, in diesen Austauschern zirkuliert.
31. 31. Einrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscher rippenförmig sind.
32. 32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf des gereinigten Gases in unmittelbarer Nähe der Feuerstelle mündet, so daß noch etwa in dem gereinigten Gasstrom enthaltenes CO wieder verbrannt wird.

    409835/0333