DE2820933A1

DE2820933A1 - Feuerungsanlage fuer festes brennmaterial

Info

Publication number: DE2820933A1
Application number: DE19782820933
Authority: DE
Inventors: Hans Grossniklaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-17
Filing date: 1978-05-12
Publication date: 1979-01-04
Also published as: AT362860B; JPS547630A; FR2394752A1; FI60434C; DE2820933C2; BE868063A; FI781594A; NO145587B; PL207689A1; SU818501A3; SE438903B; FR2394752B1; JPS5752483B2; DK149190C; FI60434B; NL186108B; CA1076423A; IT7868410A0; PL119976B1; NO145587C

Description

LAKDWi. i.i Λ Tl. 37 CGCL¹ MUIICHEN 2 Τ-!!.. O 29 / DO OY 8Λ

Mü^ncnen, den 11. Mai 1978 Anwaltsaktenz.: 46 - Pat. 48

Hans Grossnikiaus, CH 3855 Brienz, Schweiz

Feuerungsanlage für festes Brennmaterial

Die Erfindung betrifft eine Feuerungsanlage für festes Brennmaterial, insbesondere Holz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vollständige, möglichst rauchlose Verbrennung festen Brennmaterials und der bei der Hitzezersetzung des festen Brennmaterials entstehenden Gase zu erreichen.

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Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Brennkammer länglich, in einem Winkel zur Vertikalen geneigt, an der einen Stirnseite mit einem Zufuhrkanal für das Brennmaterial, verbunden und an der anderen Stirnseite offen ist, der untere Teil der die Brennkammer zwischen den Stirnseiten umschlinnsenden Seitenwände eine Rinne mit nach unten verjüngtem Querschnitt bildet, den oberen Teil einer Primärluftkammer begrenzt und mit Oeffnungen für die Primärluft versehen ist, die in einem, in Richtung auf die offene Stirnseite der Brennkammer abnehmenden Abstand von der Unterseite der Brennkammer angeordnet sind, der obere Teil der Seitenwände der Brennkammer den unteren Teil einer Sekundärluftkammer begrenzt und mit Oeffnungen für die Sekundärluft versehen ist, und dass in die Primär- und die Sekundärluftkammer je eine Blasluftzufuhrleitung mündet.

Unter der Primärluft wird die zur Verbrennung in bzw. an d'is feste Brennmaterial strömende Luft und unter der Sekundärluft die zur Verbrennung der bei der Hitzezersetzung des festen Brennmaterials entstehenden Gase, in die Flammen über dem Brennmaterial strömende Luft verstanden.

Vorzugsweise ist die Brennkammer in einem Winkel von 50 - 80 zur Vertikalen geneigt, wobei die offene Stirnseite am höheren und die mit dem Zufuhrkanal verbundene Stirnseite am tieferen Ende der Brennkammer liegt. Der Neigungswinkel zur Vertikalen

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ist in diesem Winkelbereich einerseits so gross, dass die Verbrennungsrückstände (Asche, Schlacke) durch das durch den Zufuhrkanal in die Brennkammer geschobene Brennmaterial in der Brennkammer nach oben geschoben werden und an der offenen Stirnseite aus der Brennkammer herausfallen können und andererseits so klein, dass das in die Brennkammer geschobene Brennmaterial nicht vor der vollständigen Verbrennung an der offenen Stirnseite aus der Brennkammer herausrollen bzw. herausrutschen kann.

Zweckmässig ist der untere Teil der Brennkammer durch zwei nach unten konvergierende, eine keilförmige Rinne bildende Seitenwände begrenzt, deren jede aus zwei parallelen, einander derart überlappenden Platten besteht, dass diese im Ueberlappungsbereich einen Spalt begrenzen, durch den die Primärluft aus der Primärluftkammer in die Brennkammer in Richtung auf die Keilscheitelkante der Rinne strömt. Da die beiden, die Oeffnungen für die Primärluft bildenden Spalte von der Brennkammer nach oben gerichtet sind, können durch sie weder Brennmaterialteile noch Verbrennungsrückstände in die Primärluftkammer fallen, was bei je aus einer einzigen Platte bestehenden, mit Oeffnungen versehenen Seitenwänden möglich wäre. Der Abstand, der beiden in die Brennkammer mündenden Spaltöffnungen von der Unterseite der Brennkammer nimmt zwockmässig in Richtung auf das offene Ende der Brennkammer ab. Dadurch wird erreicht, dass die Primärluft das ganze Brennmaterial vollständig durchdringt, wobei an der mit dem Zufuhrkanal verbundenen Stirnseite der Brennkammer der obere

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Bereich des Brennmaterials und in Richtung auf die offene Stirnseite allmählich die mittleren und unteren Bereiche des Brennmaterials von der Primärluft durchströmt werden, was zu einer vollständigen Verbrennung des Brennmaterials führt.

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Feuerungsanlage und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Brennkammer der Anlage nach der Linie II-II in Fig. 1.

Die Feuerungsanlage hat eine längliche, in einem Winkel a = 65° zur Vertikale geneigte Brennkammer 1 (Fig. 2). Die Brennkammer ist an der einen Stirnseite 2 mit einem in Richtung auf die Brennkammer 1 verbreiterten Zufuhrkanal 3 für das Brennmaterial verbunden und an der anderen Stirnseite 4 offen. Die Brennkammer 1 ist von vier Seitenwänden 5, 6, 7, 8 (Fig. 2) umschlossen, und hat im Querschnitt die Form eines auf einer Ecke stehenden Quadrats. Die oberen beiden Seitenwände 5, 6 Bind durch ein Winkeleisen gebildet. Ueber dem Winkeleisen 5, 6 ist ein U-Eisen 9 angeordnet, dessen freie Schenkelenden an die freien Schenkelenden des Winkeleisens 5, 6 geechweisst sind. Das Winkeleisen 5, 6 und das U-Eisen 9 begrenzen eine Sekundärluftkammer 10, in die an der in Fig. 1 rechten Stirnseite eine Blasluftzufuhr-

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leitung 11 mündet. Jede der beiden unteren Seitenwände 7, 8 besteht aus zwei parallelen, einander überlappenden Platten 12, 13 bzw. 14, 15, wobei die unteren Platten 13, 15 die Schenkel eines Winkeleisens bilden. Unter den Seitenwänden 7, 8 ist ein U-Eisen 16 angeordnet, dessen freie Schenkelenden an die oberen Kanten der Platten 12, 14 geschweisst sind. Die Seitenwände 7, 8 und das U-Eisen 16 umschliessen eine Primärluftkammer 17, in die an der in FLg. \ rechten Stirnseite eine Blasluftzufuhrleitung 18 mündet. Die Seitenwände 5, 6 weisen auf die Achse der Brennkammer 1 gerichtete Löcher 19 für die Sekundärluft auf. Die Platten 12, 13 bzw. 14, 15 begrenzen im Ueberlappungsbereich einen Spalt 20 bzw.21 (Fig. 2), durch den die Primärluft aus der Primärluftkammer 17 in die Brennkammer 1 strömt und zwar in Richtung auf die Scheitelkante 22 des Winkeleisens 13, 15. Die unteren Kanten 23, 24 der Platten 12, 14 verlaufen schräg, in einem von der Stirnseite 2 zur Stirnseite 4 abnehmenden Abstand von der Scheitelkante 22. An den Stirnseiten 2, 4 ist je eine, den beiden U-Eisen 9, 16 angepasste, rechteckige Platte 25, 26 an die U-Eisen 9, 16, die Seitenwände 5, 6 und die Platten 12, 13, 14, 15 geschweisst, wobei die Platte 25 Oeffnungen für den Zufuhrkanal 3 und die Blasluftzufuhrleitungen 11, 18 und die Platte 26 eine dem Brennkammerquerschnitt entsprechende, quadratische Oeffnung aufweist. Die beiden Blasluftzufuhrleitungen 11, 18 sind an ein gemeinsames Gebläse 27 angeschlossen und je mit einer Drosselklappe 28, 29 zur Regelung der Gebläseluftzufuhr versehen.

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Am der Brennkammer 1 abgewandten Ende des Zufuhrkanals 3 iot eine Beschickungsvorrichtung 30 angeordnet. Die in der Zeichnung nicht näher dargestellte Beschickungsvorrichtung 30 hat einen Behälter 31» dessen Vorderwand 32 unten eine Oeffnung hat, in die eine ringförmige Matrize 33 mit einer konischen Oeffnung eingesetzt ist, die in den Zufuhrkanal 3 mündet. Ein mit dem Z*ufuhrkanal 3 fluchtender, mittels einer. Antriebsvorrichtung isd Behälter 31 hin und herbewegter Stössel 35 erstreckt sich am Ende des Arbeitshubes in die Oeffnung 34. Die Beschickungsvorrichtung 30 und deren Wirkungsweise sind im Einzelnen im Schweiz. Patentgesuch Fr. 4 347/77 vom 6. April 1977 "Holzfeuerungsanlage mit selbsttätiger Beschickung des Feuerraums" beschrieben. Die Beschickungsvorrichtung 30 und der Zufuhrkanai 3 sind von einem Sockel 36 getragen. Eine (nicht dargestellte) Regelvorrichtung, die mittels eines an der offenen Stirnseite der Brennkammer 1 angeordneten Thermoelements 37 die Verbrennungstemperatur in der Brennkammer 1 bestimmt, regelt die Förderleistung der Beschickungsvorrichtung 30 derart, dass die Verbrennungstemperatur konstant ist.

Zum Löschen eines im Zufuhrkanal 3 entstehenden Brandes ist an eine Oeffnung an der Oberseite des Zufuhrkanals 3 eine Wasserleitung 38 angeschlossen, die an der Anschlussstelle durch ein mittels.eines Thermostaten betätigbaren Ventils 39 abgesperrt ist. Der Thermostat besteht aus einem geschlossenen Wellrohr-Federkörper 40, in dem sich eine leicht siedende Flüssigkeit,

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z.B. Methanol, befindet, die bei zunehmender Temperatur verdampft und dabei den Federkörper 40 auseinanderdruckt. Dadurch wird das Ventil 39 geöffnet und Wasser strömt aus der Wasserleitung in den Zufuhrkanal 3, wobei der vom Wasser umflossene Federkörper 40 sich zusammenzieht und nach einer gewissen Zeit das Ventil wieder schliesst.

An der Stirnseite 4 ist eine (nicht dargestellte), in die Brennkammer 1 gerichtete Zündvorrichtung, beispielsweise ein OeI-brenner, Glühdraht oder Gasbrenner angeordnet, die durch eine, einen Photodetektor oder einen Temperaturfühler aufweisende Steuervorrichtung doivirt gesteuert ist, dass sie beim Aussetzen des das Brennen bzw. Glühen des Brennmaterials in der Brennkammer 1 anzeigenden Photodetektor- bzw. Temperaturfühlersignals zündet und für eine vorbestimmte Zeitdauer eingeschaltet bleibt.

Unter der Stirnseite 4 der Brennkammer 1 ist ein (nicht dargestellter) Schlackenkübel für die durch das Vorgeschobene Brennmaterial aus der Brennkammer 1 ausgestossene Schlacke bzw. Asche angeordnet. Die Schlacke kann durch einen an der Platte 26 befestigten, an die Unterseite des Winkeleisens 13, 15 <anschliessenden Schlackenabfluss oder durch eine an der Platte 26 und dem U-ßisen 16 gebildete Sohlackenrinne zum Schlackenkübel geführt werden.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Feuerungsanlage beschrieben. Die Anlage kann insbesondere zur Erzeugung der Wärme

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für eine Zentralheizung verwendet werden, wobei die Brennkammer unter dem Heizkessel der Zentralheizung angeordnet wird. Beim Einschalten der Feuerungsanlage, das durch den Thermostaten des Heizkessels der Zentralheizung erfolgen kann, wird die Beschickungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 sowie - falls der Photodetektor bzw. der Temperaturfühler kein das Brennen bzw. Glühen des Brennmaterials in der Brennkammer 1 anzeigendes Signal abgibt - die Zündvorrichtung in Betrieb gesetzt. Der hin- und herbewegte Stössel 35 schiebt bei seinem Arbeitshub Brennmaterial aus dem Behälter 31 in den Zufuhrkanal 3, wodurch das im Zufuhrkanal 3 und in der Brennkammer 1 befindliche Brennmaterial vorgeschoben wird. Die mittels der Drosselklappe 29 regulierbare, in die Primärluftkammer 17 strömende Gebläseluft wird an den Wänden 7, 8 erwärmt und gelangt durch die Spalte 20, 21 in die Brennkammer 1. Dabei durchdringt die Primärluft an der Stirnseite 2 einen oberen Bereich des Brennmaterials und in Richtung auf die Stirnseite 4 allmählich tiefere Bereiche des Brennmaterials, was zu einer vollständigen Verbrennung des Brennmaterials führt. Die mittels der Drosselklappe 28 regulierbare, in die Sekundärluftkammer 10 strömende. Gebläseluft wird an den Wänden 5» 6 erwärmt und gelangt durch die Löcher 19 in. die Brennkammer 1. Da die Wände 5, 6 den oberen Teil der Brennkammer 1 begrenzen, werden sie und damit die in die Brennkammer 1 strömende Sekundärluft stark erhitzt. Dadurch wird erreicht, dass die Temperatur der Sekundärluft über der Entzündungstemperatur der bei der Hitzezersetzung des Brennmaterials entstehenden Gase

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liegt. Durch die zueinander schräge„ nach oben konvergierende Anordnung der Seitenwände 5» 6 wird erreicht,, dass der durch die Löcher der Seitenwand 5 austretende Sekundärluftstrom den durch die Löcher der Seitenwand 6 austretenden Sekundärluftstrom kreuzt,, so dass eine Verwirbelung- und damit eine optimale Durchmischung der heissen Sekundärluft mit den zu verbrennenden Gisen bewirkt wird,_; die. deren vollständige Verbrennung gewährleistet.,

Zeigt das- Thermoelement 37 in,, dass die gewünschte Verbrennungstemperatur überschritten ist, sowird die Beschickungsvorrichtung: 30 durch die Regelvorrichtung abgeschaltet und erst nach Unterschreiten der gewünschten Verbrennungstemperatur wieder eingeschaltet* Dadurch wird ein konstanter Verbrennungswärmestrom auch hei Verwendung; von Brennmaterialien mit verschiedenem Heizwert wie Sägemehl,,, Papier,, Holzstücke» Kohle usw. ermöglicht.

Bei einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung ist die das Thermoelement 37 aufweisende Regelvorrichtung durch einen manuell oder mittels eines Thermostaten einer Heizungsanlage betätigbaren Schalter von einer ersten in eine zweite Stellung umschaltbar., In der geschlossenen Stellung des Schalters sind die Beschickungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 eingeschaltet und die Regelvorrichtung ist in der ersten Stellung» In der offenen Stellung des Schalters sind die Beschickungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 ausgeschaltet und die Regelvorrichtung ist in der zweiten Stellung.

In der ersten Stellung regelt die Regelvorrichtung die Förderleistung der Beschickungsvorrichtung 30 derart, das:? die Yerbrennungstemperatur in der Brennkammer 1 eine obere Solltemperatur nicht überschreitet, indem sie bei Ueberschreiten der Solltemperatur die Beschickungsvorrichtung 30 kurzzeitig ausschaltet. In der zweiten Stellung schaltet die Regelvorrichtung die Beschickungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 wi.eier ein, falls die Temperatur in der Brennkammer 1 einen unteren οollwert unterschreitet. Mach einer vorbestimmten Zeitdauer oder einem vorbestimmten Temperaturanstieg schaltet die-Regelvorrichtung darauf die Beschickungsvorrichtung 30 und das Gebläse 27 wieder aus. Die untere Solltemperatur und die vorbestimmte Zeitdauer bzw. der vorbestimmte Temperaturanstieg sind dabei so gewählt, dass ein Erlöschen dos Feuers bzw« der Glut in der Brennkammer 1 verhindert wird. Bei dieser Ausführungsform kann die durch die Steuervorrichtung gesteuerte Zündvorrichtung weggelassen werden, da das Brennmaterial bei der Inbetriebnahme der Anlage z.B. von Hand angezündet werden kann und danach ein Erlöschen des Feuers durch die Regelvorrichtung verhindert wird.

Anstelle des Thermoelements 37 kann auch ein die bei der Verbrennung entstehende Infrarotstrahlung messender Photodetektor, beispielsweise ein Photowiderstand verwendet werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

T\ Feuerungsanlage für festes Brennmaterial, insbesondere Holz, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer(l) länglich, in einem Winkel (a) zur Vertikalen geneigt, an der einen Stirnseite (2) mit einem Zufuhrkanal ("5) für das Brennmaterial verbunden und an der rinderen Stirnseite (4) offen ist, der untere Teil (7, 8) der die Brennkammer (1) zwischen den Stirnseiten (2, 4) umschliessenden Seitenwände (5-8) eine Rinne mit nach unten verjüngtem Querschnitt bildet, den oberen Teil einer Primärluftkammer (17) begrenzt und mit Oeffnungen (20, 21) für die Primärluft versehen ist, die in einem,in Richtung auf die offene Stirnseite (4) der Brennkammer (l) abnehmenden Abstand von der Unterseite (22) der Brennkammer (l) angeordnet sind, der obere Teil (5, 6) der Seitenwände (5 - 8) der Brennkammer (l) den unteren Teil einer Sekundärluftkammer (10) begrenzt und mit Oeffnungen (19) für die Sekundärluft versehen ist, und dass in die Primär- und die Sekundärluftkammer (17 _f 10) je eine Blasluftzufuhrleitung (18, 11) mündet.
2. Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (l) in einem Winkel (a) von 50 - 80 zur Vertikalen

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ORIGINAL INSPECTED

geneigt ist, wobei die offene Stirnseite (4) am höheren und die mit dem Zufuhrkanal (3) verbundene Stirnseite (2) am tieferen Ende der Brennkammer (1) liegt.
3. Anlage nach Ar r.f.ruch ! lAr-r 2, daduroh

gekennzeichnet, dass der untere Teil der Brennkammer (l) durch zwei nach unten konvergierende, eine keilförmige Rinne bildende Seitenwände (7, 8) begrenzt ist.
4. Anlage- nach Anspruch ''>, rl ad ure; h i^TekennzeiohrK-t, üasn jede der beiden, die keilförmige Rinne bildenden Seitenwände (7, 8) aus zwei parallelen, einander derart überlappenden Platten (12 - 15) besteht, dass diese im Üeberlappungsbereich einen die Oeffnungen für die Primärluft bildenden Spalt (20, 21) begrenzen, durch den die Primärluft aus der Primärluftkammer (17) in die Brennkammer (1) in Richtung auf die Keilscheitelkante (22) der Rinne strömt.
5. Anlage nach r-incm der Ansprüche

1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, dass der obere Teil der Brennkammer (1) durch zwei nach oben konvergierende, die Oeffnungen (19) für die Sekundärluft aufweisende Seitenwände (5, 6) begrenzt ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Blasluftzufuhr-

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leitungen (11, 18) an ein gemeinsames Gebläse (27) angeschlossen und je mit einem Organ (28, 29) zur Regelung der Gebläseluftzufuhr versehen sind.
7. An3ago nach Anspruch 1, gokunru'.njchnet durch ο ino an den Zufuhrkanal (3) angeschlossene Rohrleitung (28) für ein Löschmittel und ein an der Anschlussstelle der Leitung (28) angeordnetes Absperrorgan (39) mit einem Thermostat (40), der bei einer durch ein Brennen des im Zufuhrkanal (3) befindlichen Brennmaterials erhöhten Temperatur das Absperrorgan (39) öffnet und nach Abkühlung durch das Löschmittel das Absperrorgan (39) schliesst.
8. Anlage nach einem der Ansprüche; 1
Mo ■! ur.d 7, gekennzeichnet durch eine an das der Brennkammer (1) abgew.indte finde des Zu.fuhrkan.als (3) angeschlossene Beschickungsvorrichtung (30) für das Brennmaterial, wenigstens ein an die Blasluftzufuhrleitungen (11, 18) angeschlossenes Gebläse (27), einen manuell oder durch einen Thermostaten einer Heizungsanlage betätigbaren Schalter zum Ein- und Ausschalten der Beschickungsvorrichtung (30) und des Gebläses (27) und eine Regelvorrichtung, die mittels eines Temperaturfühlers (37) oder eines Photodetektors die Temperatur bzw.
Strahlungsleistung im Bereich der Brennkammer (1) misst und bei eingeschalteter Beschickungsvorrichtung (30) und eingeschaltetem Gebläse (27) die Förderleistung der Beschickungsvorrichtung (30) derart regelt, iViss die Temperatur bzw.
Strahlungs-1("JrJtUHf einf-n nheren Sollwert nicht übornchro itei. und ho\ mus-
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fioöch-viltetor Boschi ckunftsvorrichtung (30) und ausgeschaltetem (jrbläso(27) diese widder einschaltet, falls die Temperatur bzw.
Strahlmühle isttmp einen unteren Oollwert unterschreitet und d-in'ich zeit- oder tomperaturabhängig wieder ausr.ohaltet, am ein Erlöschen des Feuers oder der Glut in der Brennkammer (1) zu verhindern.
RK/eb-5828 Der Vertreter:
17.6.77

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