DE4212565C2 - Vorrichtung für einen Ofen zur Vorerwärmung der Sekundärluft - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Ofen zur Vorerwärmung der Sekundärluft gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Verbesserung der Verbrennung fester Brennstoffe, insbe­ sondere von Holz, werden oft die Öfen derart ausgestaltet, dass dem Gebiet im Grenzbereich zwischen der Hauptverbren­ nungskammer und einer sogenannten Nachverbrennungskammer Se­ kundärluft zugeführt wird. Eine solche Einrichtung ist aus der DE 88 01 073 U1 bekannt. Der dort beschriebene Ofen ver­ fügt über ein Sekundärluft zuführendes Element, welches in einem Bereich oberhalb der Hauptverbrennungskammer in den hinteren Bereich des Ofens geführt wird. Damit wird diese Luft im Sekundärluftkanal vorgewärmt, im hinteren Ofenbereich tendenziell nach oben gelenkt und tritt aus düsenförmigen Öffnungen im wesentlichen senkrecht zur Durchflussrichtung der Abluft aus. Oberhalb der Hauptbrennkammer ist die U- förmige Sekundärbrennkammer angeordnet. Diese ist über ihren gesamten Weg im Querschnitt konstant und weist zudem einige Umlenkungen auf. Die zugeführte Sekundärluft wird sich nur in geringem Maße mit der Abluft vermischen und so die CO- Anteile der Abluft auch nur wenig verringern können.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ofen der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Nachverbrennung den CO-Gehalt deutlich vermindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht längs durch die Haupt­ verbrennungskammer eines Ofens gemäss der Schnitt­ linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Horizontalschnittansicht gemäss der Schnitt­ linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Horizontalschnittansicht gemäss der Schnitt­ linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 ein Detail IV von Fig. 1,

Fig. 5 eine erste Ausführung einer erfindungsgemässen, als Luftkanal dienenden Vorrichtung, und

Fig. 6 ein Detail eines Ofens mit einer vereinfachten Aus­ führung einer erfindungsgemässen, als Wärmeleitung dienenden Vorrichtung.

Der in Fig. 1 dargestellte Ofen weist eine Frontwand 1 mit einer Feuertüre 2 und zwei Russdeckeln 3 und 4 sowie eine Rückwand 5 auf. Der Ofen stützt sich beispielsweise auf den Boden 6 eines Raumes über einen Sockel 7, der die Bodensteine 8, 9 des Ofens hält. Auf dem Bodenstein 8 sind die Isolier­ steine 10, 11, 12 angeordnet, auf die der Brennstoff gelegt wird. An der Rückwand 5 und über den Bodenstein 9 ist ein Massivspeicherstein 13 angeordnet, der eine Einbuchtung 14 aufweist. In einem Abstand H über die Steine 11 und 12 be­ findet sich eine Decke 15, die, im Querschnitt etwa L-förmig ausgestaltet, eine kurze hängende Erweiterung 16 auf­ weist, deren Ende sich in einem Abstand h über den Isolier­ stein 10 befindet, wobei H vorzugsweise mehr als zweimal grösser als h ist. Der Raum zwischen den Isoliersteinen 11 und 12, der Decke 15 und der Erweiterung 16 definiert die Hauptverbrennungskammer und der Raum zwischen der Einbuchtung 14, dem Isolierstein 10 und der Erweiterung 16 definiert die Nachverbrennungskammer. Beide Kammern sind somit mit einem Durchgang der Höhe h verbunden. Zwischen der Isolierdecke 15 und der oberen Deckplatte 17 des Ofens ist ein Wärmekasten 18 derart angeordnet, dass seine Aussenwände teilweise den Weg der warmen Abgase einengen, um einen möglichst grossen Wärme­ austausch zu bewirken.

In Fig. 1 ist eine Ausführung der erfindungsgemässen Vor­ richtung dargestellt, die aus zwei kanalförmigen Teilvorrichtungen 19 und 19' besteht. Die Teilvorrichtung 19 ist im Querschnitt etwa T-förmig ausgestaltet, wobei der linke Teil des T-Querbalkens in eine Oeffnung 20 durch die Er­ weiterung 16 eingeführt ist, an der er hängt. Der rechte Teil des T-Querbalkens weist eine Oeffnung auf, in die das eine Ende der Teilvorrichtung 19' eingeführt werden kann. Das andere Ende der Teilvorrichtung 19' stützt sich auf den Türrahmen 2' der Türe 2. Der vertikale T-Balken weist seitliche Erweiterungen 21 auf und ist an seinem Ende mit Oeffnungen versehen, durch welche die Sekundärluft 22 herausströmen kann. Auch das Ende des linken T-Querbalkens ist mit Oeffnungen für die Sekundärluft 23 versehen, die durch die Oeffnung 24 (Fig. 2) zusammen mit den Abgasen hinaufströmt.

Fig. 2 zeigt die Teilvorrichtung 19 im Querschnitt und von unten. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Teilvorrichtung 19 ein Hohlkörper mit einem Hohlraum 25 im Bereich des vertikalen T-Balkens und die Teilvorrichtung 19' eine hohle Stange mit rechteckigem Querschnitt sein kann.

Fig. 3 zeigt, dass es auf der Ebene III-III zwei Russdeckel 3 und 3' gibt und dass ein Isoliermaterialwerk 26 vorgesehen ist, um die Wärmekasten 18 (Fig. 1) in der Mitte zu stützen.

Fig. 4 zeigt ein Detail der Seitenwand im Bereich IV in Fig. 1.

Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung besteht aus der Teil­ vorrichtung 19 und der Teilvorrichtung 19', die teleskopartig in die Teilvorrichtung 19 einführbar ist, deren geschlossene Stirnfläche 27 im T-Querbalken beispielsweise mit drei Boh­ rungen 28 und deren geschlossene breite Stirnfläche 29 am Ende des vertikalen T-Balkens mit einer Anzahl Bohrungen 30 versehen ist. Die gesamte Fläche der Bohrungen 28 kann bei­ spielsweise 5 bis 20 mal kleiner als die gesamte Fläche der Bohrungen 30 sein. Vorzugsweise sind jedoch drei Bohrungen 28 und siebenundzwanzig Bohrungen 30 vorgesehen, was ein Flächenverhältnis von 1 : 9 ergibt. Die Teilvorrichtung 19' kann Anschläge 31 aufweisen, um nicht zu tief in die Teilvorrichtung 19 einzudringen, und einen Griff 32, um sie leichter zu hand­ haben. Dabei ist es auch umgekehrt möglich, die zwei Teil­ vorrichtungen derart zu gestalten, dass die Teilvorrichtung 19 in die Teilvorrichtung 19' eingeführt werden kann.

Ein Ofen mit einer Vorrichtung nach der Erfindung funktioniert nun folgendermassen.

Das Holz brennt auf den Isoliersteinen 10 bis 12 und er­ wärmt die Teilvorrichtung 19, die gut wärmeleitend ist. Die Türe 2 ist derart ausgestaltet, dass frische Luft 33 in die Kanalöffnung der Teilvorrichtung 19' eindringen kann. Da die Vorrichtung 19, 19' bald viel wärmer als die Isolier­ decke 15 ist, erwärmt sich die Luft im Innern der Vorrichtung 19, 19' und kommt als heisse Luft 22 und 23 (Fig. 1) aus den Oeffnungen 28, 30 (Fig. 5) heraus, und zwar gerade in Zonen die reich an Kohlenmonoxid sind, so dass dieses Gas dort brennt. Mit Hilfe dieser Vorrichtung kann der Kohlenmonoxid­ gehalt der Abgase auf 1000 ppm und darunter reduziert werden.

Ein anderer Vorteil dieser Vorrichtung ist, dass auf den Isoliersteinen auch Brot gebacken werden kann.

Die Vorrichtung ist sehr leicht zu montieren, indem die Teil­ vorrichtung 19 in die Oeffnung 20 eingehängt und dann die Teilvorrichtung 19' zuerst in die Teilvorrichtung 19 bis zum Anschlag eingeführt und nachträglich zurückgezogen wird, um das Ende, wo die frische Luft 33 absorbiert wird, auf den Türrahmen 2' (Fig. 1) zu stützen. Dabei könnte die Vorrichtung 19, 19' auch einstückig sein und/oder durch andere Mittel von der Isolierdecke 15 gehängt werden. Die Vorrichtung 19, 19', die bei Beschädigung wegen Ueberhitzung leicht ersetzbar ist, kann beispielsweise aus hitzebeständigem austenitischem Stahl oder Chrom-Nickel-Stahl 4841 hergestellt werden. Im Sinne der Erfindung ist es nicht notwendig, dass der obere Teil der Vorrichtung 19, 19' kastenförmig ausgestaltet ist, da dieser Teil beispielsweise auch rohrförmig sein kann.

In weitere Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung aus einem langen Stab 34 (Fig. 6) mit einem relativ hohen Kopf 35 bestehen und für einen Ofen vorgesehen sein, bei dem die Isolierdecke 15' mit einem horizontalen Kanal 36 und einem oder mehreren nach unten gerichteten Kanälen 37 versehen ist, die mit dem Kanal 36 kommunizieren. Der Kopf 35 ist derart im Kanal 36 angeordnet, dass er etwas in die Nachbrennkammer herausragt, so dass er sehr heiss wird. Die Wärme des Kopfes wird durch den Stab 34 geleitet und die frische Luft, die durch die Kanäle 36 und 37 strömt, wird durch ihn er­ heblich erwärmt, so dass die herausströmende heisse Luft 22', 23' (Fig. 6) eine fast vollständige Verbrennung des Kohlen­ monoxids in den gewünschten Bereichen ermöglicht.

Dabei kann der Stab 34 beispielsweise durch flexible Drähte oder eine wärmeleitende Kette ersetzt werden.

In Fig. 1 ist in der Hauptverbrennungskammer ein Aschkasten 38 mit einer entsprechenden Aschentüre 39 dargestellt.

Schliesslich sei noch bemerkt, dass unter dem Begriff Decke 15 allgemein auch eine gewölbte Decke verstanden wird, da sich die erfindungsgemässe Vorrichtung ebenfalls, wenn erwünscht, an einer solchen Form anpassen lässt. Die Decke 15 (Fig. 1) als solche erfasst zudem die Erweiterung 16 und die Bohrung 20.

Der beschriebene Ofen kann beispielsweise auch ein Speicher­ ofen oder ein Kachelofen zur Beheizung mehrerer Räume sein, der vorwiegend aus keramischen Stoffen, wie Kacheln oder Schamottenstein, hergestellt ist.

Der erfindungsgemässe Ofen kann auch modular aufgebaut sein und Einrichtungen aufweisen, um die primäre und sekundäre Luft getrennt zu regulieren, wobei diese sekundäre Luft nicht mit einer sekundären Luft anderer Art zu verwechseln ist, die auch in einem Ofen nach der vorliegenden Erfindung vor­ gesehen sein kann.

Der verwendete Begriff "Isolierstein" umfasst ganz allgemein Steine, wie Massivspeichersteine, Speckspeichersteine, Schamottensteine und/oder andere Konstruktionsmaterialien, die in derartigen Oefen üblich oder verwendbar sind.

Der fakultative Wärmekasten 18 (Fig. 1) kann gegebenenfalls entfallen oder durch einen Wärmeaustauscher ersetzt werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung für einen Ofen zur Vorerwärmung der Se­ kundärluft mit einem ersten Teil (35), der zum Einstecken in eine Öffnung der Decke (15') der Hauptverbrennungskammer des Ofens vorgesehen ist, wobei sich diese Öffnung in einem Be­ reich der Decke (15') befindet, in dem im Betrieb eine hohe Temperatur herrscht, und mit einem zweiten Teil (34), der mit dem ersten Teil (35) verbunden oder verbindbar ist, eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, und vorgesehen ist, um die Se­ kundärluft längs eines Sekundärluftkanals (36) vorzuwärmen, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Sekundärluftkanal (36) führende Öffnung oder Öffnungen (28, 30) jeweils in einem Bereich verengten Querschnitts (22, 23) des Abluftweges angeordnet sind und dass stromabwärts des oder der Bereiche verengten Querschnitts (22, 23) jeweils ei­ ne Nachverbrennungskammer grösseren Volumens vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Bereich verengten Querschnitts (22) nach der Hauptverbrennungskammer angeordnet ist, wobei eine erste Nachbrennkammer durch eine von dem horizontal verlaufenden Sekundärluftkanal (36) abzweigende Ersteinspeisung (21, 37) mit erster Sekundärluft beliefert wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Bereich verengten Querschnitts (22) durch eine an dem rückwärtigen Ende des Ofens vorgesehene Auskra­ gung (13) aus der Rückwand vorgesehen ist, die gegenüber Dü­ senaustrittsöffnungen (28) des horizontal verlaufenden Sekun­ därluftkanal (36) liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, dass beide Teile (19, 19') selbst kanalartig ausgestaltet sind, um mindestens teilweise den Se­ kundärluftkanal zu bilden, und dass die zwei Teile getrennte, teleskopartig ineinander montierbare Teilvorrichtungen (19, 19') sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Teil im Schnitt zumindest ange­ nähert T-förmig ausgestaltet ist und das der T-förmige Teil im Bereich des vertikalen T-Balkens seitliche Erweiterungen (21) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um mindestens einen der zwei Teile (19, 19') von der Decke (15) zu hängen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende der durch den ersten Teil (19) gebildeten Sekundärluftkanäle eine mit Durchgangs­ bohrungen (28; 30) versehene Abdeckung (27; 29) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil zwei Abdeckungen (27; 29) aufweist, die mit Durchgangsbohrungen (28; 30) versehen sind, deren gesamte Nutzflächen sich in einem Verhältnis zwischen 5 und 20 befin­ den.