DE4227368C1 - Ofen oder Kamin mit übereinander angeordneten Feuerräumen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen oder Kamin mit übereinander gelagerten Feuerräumen unterschiedlicher Größen, einem im unteren Feuerraum angeordneten Feuerrost und einem die ver­ brannten Rauchgase abführenden Heizgassammler.

Eine solche Feuerstelle ist aus der DE 33 02 348 C2 bekannt, welche sich sowohl für Öfen als auch für Kamine eignet.

Ein Verbrennungsraum, der beispielsweise bei der Ausbildung als Kamin einsehbar ist, weist in seinem Boden eine Öffnung auf, welche bis zum Feuerrost führt und als vorgeschalteter Verbrennungsraum in Form eines Feuertopfes mit kleinerem Durchmesser ausgebildet ist. Ein solches Feuerungsprinzip weist entscheidende Vorteile auf. So läßt sich eine hohe Energieausnutzung mittels einer sauberen Verbrennung errei­ chen. Auf der tief angeordneten unteren Brennebene entsteht in dem Feuertopf innerhalb kürzester Zeit ein Glutkern mit hoher Temperatur. Die sonst kritische Anheizphase mit hoher Schadstoffbelastung durch unverbrannte Heizgase wegen einer unvollständigen Verbrennung wird in wenigen Minuten über­ wunden. Damit werden umweltbelastende, unverbrannte Heizgase in der frühen Anheizphase gezündet und als wertvolle Energie genutzt. Der Feuertopf geht in den nachfolgenden normalen Feuerraum mit einem größeren Durchmesser über. Damit wirkt der Feuertopf als eine Düse, in der die Verbrennungsgase eine hohe Strömungsgeschwindigkeit bei geringem dynamischen Druck erhalten. Im normalen Feuerraum dagegen ist der dynamische Druck größer und die Geschwindigkeit der Gase geringer, wie aus der Kontinuitätsbeziehung nach Bernoulli folgt. Das Verbrennungssystem weist damit einen verlängerten Flammenweg auf, wodurch die Verbrennung wesentlich vollständiger er­ folgt. Hierdurch ergeben sich höhere Verbrennungstemperatu­ ren. Über dem Feuertopf-Glutkern auf der zweiten Brennebene im Hochtemperatur-Brennraum aufgelegte Holzscheite werden bei hoher Zündtemperatur ausgegast und verglüht. Der eingesetzte Brennstoff wird sauber und umweltschonend verbrannt und damit bestmöglich genutzt. Vor dem Übergang zum Heizgassammler wird der Brennraum mit einem Schamotte-Register abgeschlossen. Die hochaufgeheizten Schamotte-Elemente halten die Temperaturen in der Flammenzone bis in den Gasbereich konstant. Durch diese bekannte spezielle Konstruktion werden die gezündeten Heizgase zusätzlich gezwungen, über die katalytisch wirkende Keramik in den Nachheizbereich abzuströmen.

Es hat sich herausgestellt, daß die Verbrennung an den äuße­ ren Rändern des Hochtemperaturbrennraumes dennoch nicht voll­ ständig ist und daher verbessert werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erindung ist daher die Verbesserung der Verbrennung im Hochtemperaturbrennraum eines zweistufigen Verbrennungssystems.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der untere als Düsentopf ausgebildete Feuerraum von einem thermischen Kera­ mikspeicher zylinderförmig umgeben ist, welcher vertikal verlaufende Verbrennungsluftkanäle aufweist, die von dem unter dem unteren Feuerraum liegenden Raum zum oberen Feuer­ raum führen.

Der thermische Keramikspeicher nimmt erhebliche Wärmemengen auf und erwärmt dadurch die durch die Verbrennungsluftkanäle strömende Verbrennungsluft. Die Verbrennungsluft erhält dadurch eine erhebliche Strömungsgeschwindigkeit und strömt in die Bereiche des oberen Feuerraumes, in denen sich noch Anteile unverbrannter oder unvollständig verbrannter Gase befinden. Es erfolgt hierdurch eine Nachverbrennung, welche durch die hohe Temperatur der Verbrennungsluft begünstigt wird.

Um eine möglichst hohe Temperatur der Verbrennungsluft zu erreichen, wird der Wärmeübergang vom Keramikspeicher zu den Verbrennungsluftkanälen vorteilhaft dadurch verbessert, daß die Kanalwände Rippen aufweisen. Diese Rippen erstrecken sich von der Kanalwandung nach innen. Es kann jedoch vorteilhaft sein, auch die Außenwandung der Kanäle mit Rippen zu ver­ sehen, um die Wärme aus dem Keramikspeicher besser herauszu­ führen zu können.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine zweistufige Feuerstelle mit Heizgassammler;

Fig. 2 einen Querschnitt I-I nach Fig. 1 durch die Feuerstelle;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Verbrennungsluftkanals und

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausfüh­ rungsform eines Verbrennungsluftkanals.

Die Fig. 1 zeigt einen Kamin mit übereinander gelagerten Feuerräumen 1 und 2 unterschiedlicher Größen. Im unteren Feuerraum 1, der als Düsentopf ausgebildet ist, befindet sich ein Feuerrost 3. Der untere Feuerraum 1 ist von einem thermi­ schen Keramikspeicher 4 zylinderförmig umgeben, welcher von vertikal verlaufenden Verbrennungsluftkanälen 5 durchzogen ist. Die Verbrennungsluftkanäle 5 erstrecken sich von dem unter dem unteren Feuerraum 1 liegenden Raum 6 bis zum oberen Feuerraum 2. Unter dem Feuerrost 3 befindet sich der Asche­ kasten 7. Die Wandung der Feuerräume 1 und 2 besteht aus Gußeisen 14 in Kombination mit Keramikplatten 15. Ebenso ist der Feuerraum 1 von einem gußeisernen Mantel 17, 18 umgeben. Der Heizgassammler 9 weist eingangsseitig Elemente 10 aus Keramikfasern auf, um für eine katalytische Ausbrennung zu sorgen. Öffnungen 16 dienen für einen weiteren Zustrom von Verbrennungsluft.

Die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt I-I durch den keramischen Speicher 4 und den unteren Feuerraum 1. Hieraus wird die Anordnung der Verbrennungsluftkanäle 5 ersichtlich, welche etwa in gleichen Abständen um den Feuerraum 1 verteilt sind. Es ist natürlich auch eine andere Verteilung der Verbren­ nungsluftkanäle möglich, ohne die Grundprinzipien der Erfin­ dung zu verlassen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Verbrennungsluftkanäle 5 in vergrößerter Darstellung. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, befinden sich an der Wandung 11 Rippen 12, die sich nach innen erstrecken. In der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 4 sind Rippen 13 zusätzlich auch außen angebracht, so daß die Flächen, welche mit dem Keramikmantel 4 verbunden sind, erheblich erweitert sind. Dadurch wird die im keramischen Speicher 4 aufgenommene Wärmemenge effektiver an die Verbrennungsluftkanäle 5 und damit an die die Luftka­ näle durchströmende Verbrennungsluft abgegeben. Diese erhitz­ te Verbrennungsluft ist damit in der Lage, die noch unver­ brannten Abgase im Feuerraum 2 zu zünden und vollständig zu verbrennen.

Die Gasströmung in den Verbrennungsluftkanälen 5 läßt sich in einer nicht näher dargestellten Anordnung auch zwangssteuern. Dies wird dadurch erreicht, daß eingangsseitig Ventilatoren angeordnet werden.

Claims (7)

1. Ofen oder Kamin mit übereinander gelagerten Feuerräumen unterschiedlicher Größen, einem im unteren Feuerraum angeordneten Feuerrost und einem die verbrannten Rauch­ gase abführenden Heizgassammler, wobei der untere als Düsentopf ausgebildete Feuer­ raum von einem thermischen Keramikspeicher zy­ linderförmig umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikspeicher vertikal verlaufende Verbrennungsluftkanäle (5) aufweist, die von dem unter dem unteren Feuerraum (1) liegenden Raum (6) zum oberen Feuerraum (2) führen.

2. Ofen oder Kamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Durchmesser vom unteren Feuerraum (1) zum oberen Feuerraum (2) ein Verhältnis von etwa 1 : 3 auf­ weist.

3. Ofen oder Kamin nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der untere Feuerraum (1) einen kreisrunden Quer­ schnitt aufweist.

4. Ofen oder Kamin nach Anspruch 1 oder einem der voran­ stehenden, Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsluftkanäle (5) als Wärmetauscherrohre aus­ gebildet sind.

5. Ofen oder Kamin nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbrennungsluftkanäle (5) zur Verbesse­ rung des Wärmeübergangs Innenrippen (12) aufweisen.

6. Ofen oder Kamin nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verbrennungsluftkanäle (5) zur Ver­ besserung des Wärmeübergangs Außenrippen (13) aufwei­ sen.

7. Ofen oder Kamin nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß am Eingang des Heizgassammlers (9) zur kataly­ tischen Ausbrennung der Abgase Keramikfaserelemente (10) angeordnet sind.