DE4435748C2 - Heizvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbrennen insbesondere
fester Brennstoffe, sowie eine entsprechende Vorrichtung.
Feste Brennstoffe werden in vielen Kleinanlagen als verschließbare
Kamineinsätze etc. zur Beheizung von Wohnräumen benutzt, wobei
häufig auch der offene Betrieb gewünscht wird, damit das optische
Erlebnis des offenen Feuers genossen werden kann.
In industriellen Anlagen werden Festbrennstoffe wie Holzabfälle,
Stroh, brennbarer Müll im großen Stil verbrannt, wobei ausschließlich
die Energiegewinnung und das Verbrennen mit möglichst geringem
Schadstoffausstoß im Vordergrund stehen.
Um sowohl die Energieausbeute zu verbessern und vor allem den
Schadstoffgehalt der Rauchgase zu vermindern, ist es bereits
bekannt, die Rauchgase nicht direkt an die Umgebung abzuleiten,
sondern zunächst in einem Nachbrennraum unter zusätzlich
zugeführter Verbrennungsluft, der sogenannten Sekundärluft,
nochmals zu verbrennen, da im primären Brennraum bei
Feststoffverbrennung die Verbrennung in aller Regel noch nicht
ausreichend vollständig abläuft, und daher in den abströmenden
Rauchgasen noch sehr viele brennbare, noch nicht oxidierte Partikel
enthalten sind, worunter sich auch in vergleichsweise hohem Maße
als Schadstoffe einzustufende Stoffe befinden.
Weiterhin ist es aus der US-PS 2 965 052 sowie der DE-PS 38 54
496 bekannt, den Primärabzug der Rauchgase in den
Nachbrennraum hinein von einem relativ tiefliegenden Punkt des
Brennraumes 2 aus durchzuführen, und diesen Rauchgasen des
Primärabzuges über eine erste Abgasrückführung Rauchgase
zuzumischen, die über einen relativ hochliegenden Sekundärabzug
dem Brennraum entnommen werden. Bei der US-PS 2 965 052
werden die Rauchgase des Sekundärabzuges der Nachbrenn
kammer weit oberhalb des Punktes zugeführt, in welchem der
Primärabzug in der Nachbrennkammer mündet. In der DE-PS 38 54
496 werden die Rauchgase des Sekundärabzuges 15 den
Rauchgasen des Primärabzuges dagegen direkt am Übergang von
der Hauptbrennkammer in die Nachbrennkammer zugeführt.
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren sowie
eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, die in ihrer Anwendung
bzw. in ihrem Aufbau einfach und kostengünstig sind, und dennoch
eine hohe Energieausbeute des Brennstoffes sowie einen geringen
Schadstoffgehalt der an die Umgebung abzugebenden Rauchgase
ergeben.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der
Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Gerade bei Heizstellen, die in Wohnräumen betrieben werden, soll
auch bei geschlossener - da aus Glas bestehender - Fronttüre das
optische Erlebnis der normalerweise nach oben züngelnden
Flammen nicht durch die brenntechnischen Verbesserungen
geschmälert werden.
Um dies zu erreichen, wird der Primärabzug, über den der Großteil
der Rauchgase vom Brennraum abgezogen und dem
Nachbrennraum zugeführt wird, entweder an der Rückwand relativ
tiefliegend angeordnet, oder direkt im Boden des Brennraumes,
vorzugsweise unterhalb des Brennstoffes. Dadurch ist dieser
Primärabzug für den Betrachter quasi unsichtbar, da er in
Blickrichtung immer durch den Brennstoff und durch die Flammen
selbst verdeckt wird.
Diesem Hauptteil der Rauchgase wird auf dem Weg vom Brennraum
in den Nachbrennraum über eine erste Abgasrückführung nochmals
Rauchgas zugeführt, welches dem Brennraum - in einem gegenüber
dem Primärabzug geringeren Anteil - über einen Sekundärabzug
entnommen wird, der an einem möglichst hochliegenden Punkt des
Brennraumes angeordnet ist. Diese Rauchgasentnahme über den
Sekundärabzug bewirkt, daß ein ausreichend großer Teil der
Flammen nach wie vor nach oben gerichtet ist, und das optische
Feuererlebnis nahezu unbeeinträchtigt beibehalten wird.
Bei Verzicht auf den Sekundärabzug würde dagegen - je nach dem
durch den Primärabzug aufgebrachten Unterdruck - praktisch die
gesamte Flammenmenge direkt dem Primärabzug zustreben, also
flach nach hinten abdriften oder sich durch den Brennstoff hindurch
nach unten erstrecken. Wenn der am Primärabzug dem Brennraum
entnommene Hauptteil der Rauchgase auf seinem Weg zur
Nachbrennkammer eine Düsenanordnung durchläuft, in deren
Verlauf durch Querschnittsverengung und Beschleunigung
dieser Rauchgase ein Unterdruck erzeugt wird, kann das
Zu mischen der Rauchgase aus der ersten Rauchgasrückführung
sowie der Sekundärluft im Bereich der Düsenanordnung ohne
Anordnung zusätzlicher Energiequellen wie eines Ventilators etc.
geschehen, was eine sehr einfache, wenig störanfällige
Vorrichtung und einen optimal niedrigen Energieverbrauch für die
Heizvorrichtung ergibt.
Ebenso oder ergänzend kann auch dem Nachbrennraum aufgrund
der Sogwirkung des angeschlossenen Kamins gegenüber dem
Brennraum vorhandene Unterdruck benutzt werden, um einerseits
die Rauchgase vom Primärabzug zum Nachbrennraum schnell
strömen zu lassen, und andererseits allein durch diese
Strömungsgeschwindigkeit die in diese Rauchgase seitlich
zugeführte Sekundärluft sowie die Rauchgase der ersten
Abgasrückführung einzusaugen.
Zusätzlich kann den Rauchgasen, die dem Brennraum über den
Sekundärabzug entnommen und über die erste Abgasrückführung
weitergeleitet werden, im Laufe dieses relativ langen Weges
durch eine zweite Abgasrückführung nochmals Rauchgas
zugeführt werden, welches bereits den Nachbrennraum
durchlaufen hat und dem Abzug zustrebt. Dadurch wird eine
weitere Reduzierung der Schadstoffe und eine Erhöhung der
Energieausbeute der Heizvorrichtung erreicht. Da unter anderem
der Druckunterschied zwischen Nachbrennraum den Grad des
Ansaugens und Zumischens von Sekundärluft und Abgasen aus
der ersten Abgasrückführung beeinflußt, sollte vorzugsweise der
im Nachbrennraum bestehende Unterdruck gegenüber dem
Brennraum steuerbar sein, insbesondere durch Veränderung der
Durchtrittsfläche vom Nachbrennraum zum Abzug der
Heizvorrichtung.
Um die Energieausbeute der Heizvorrichtung weiter zu steigern,
kann eine der Begrenzungsflächen des Nachbrennraumes gekühlt
sein, indem sie von Luft, Wasser oder einem anderen
Wärmeübertragungsmedium mit niedrigerer Temperatur
angeströmt wird, wobei das dadurch erwärmte
Wärmeübertragungsmedium zusätzlich für Heizzwecke
verwendet werden kann.
Darüberhinaus ergibt sich eine besonders kompakte und
wärmetechnisch günstige Bauform der Heizvorrichtung, wenn
sich der Nachbrennraum dabei unmittelbar anschließend an den
Brennraum befindet, da dann die Trennwand nicht isoliert sein
muß, und vorzugsweise der Nachbrennraum mit dem Brennraum
eine möglichst grobe Trennfläche gemeinsam hat. Dies ist
beispielsweise bei einem unmittelbar hinter dem Brennraum
senkrecht stehenden, in der Tiefe relativ schmalen Brennraum der
Fall, was den zusätzlichen Vorteil hat, daß durch die Einleitung
der Rauchgase in den Nachbrennraum im unteren Bereich und
eine Verbindung des Nachbrennraumes über eine Steuerklappe
zum Abzug hin einerseits eine natürliche Kaminwirkung im
Nachbrennraum entsteht und andererseits der dadurch
entstehende Unterdruck im Nachbrennraum durch die
Steuerklappe auf einfache Art und Weise geregelt werden kann.
Da derartige Heizvorrichtungen bisher meist aus Metall -
entweder aus Guß oder aus feuerfesten Stahlblechen -
bestanden, wurden die in den Heizvorrichtungen enthaltenen
Einbauten ebenfalls aus diesen Materialien gefertigt, was bereits
aufgrund der bei Metallen starken Wärmedehnungen, wie sie
beim Anheizen der Heizvorrichtung stattfinden, geboten erschien,
um durch Verwendung unterschiedlicher Materialien mit
unterschiedlicher Wärmedehnung keine Spannungen zwischen
den einzelnen Bauteilen zu erzeugen. Je komplizierter die
Einbauten waren, umso höher war damit der Aufwand für das
Bereitstellen von Formteilen für den Metallguß, oder die Montage
und Schweißarbeiten bei der Herstellung aus feuerfesten
Stahlblechen.
Eine sehr viel einfachere Herstellungsmöglichkeit ist daher
gegeben, wenn die im vorliegenden Fall erforderlichen Einbauten
als gegossene, im wesentlichen massive, Formteile aus
feuerfestem Beton, Schamotte, SIC-Keramik oder Ähnlichem
hergestellt sind. Die Herstellung derartiger Gießformen ist einfach
und billig, und damit auch die Herstellung des gesamten
Formteiles.
Im vorliegenden Fall wird nun einerseits die Rückwand des
Brennraumes durch einen solchen zweiten Trennkörper in Form
einer dicken, senkrecht stehenden Platte gebildet. Ein innerhalb
des Brennraumes im Abstand davor stehender ähnlicher erster
Trennkörper bildet dabei zusammen mit dem die
Rückwandfunktion ausübenden zweiten Trennkörper die erste
Abgasrückführung, worüber die Rauchgase von einem
hochliegenden Punkt des Brennraumes abgesaugt werden.
Zunächst weisen für den Primärabzug der Rauchgase beide
Trennkörper quer zu ihrer Hauptebene wenigstens einen, im
ersten und zweiten Trennkörper zueinander fluchtenden, sich
wenigstens streckenweise im Querschnitt düsenartig
verjüngernden Durchlaß für die Rauchgase zum Nachbrennraum
hinter dem zweiten Trennkörper auf. Dieser Durchlaß kann aus
einzelnen, benachbarten, vollständig von dem jeweiligen
Trennkörper umschlossenen Durchlaßöffnungen bestehen, oder
es kann sich auch um einen durchgängigen Schlitz etc. handeln,
der auf z. B. der Ober- und Unterseite von jeweils
unterschiedlichen Einzelteilen, die miteinander denselben ersten
oder zweiten Trennkörper bilden, begrenzt wird, je nach
benötigter Kapazität des Durchlasses bzw. Abstandes für die
Rauchgase des Primärabzuges.
Ebenso wird der hochliegende Sekundärabzug für die Rauchgase
entweder dadurch gebildet, daß der erste Trennkörper im
Abstand zu den Begrenzungsflächen des Brennraumes, also etwa
unterhalb der Decke des Brennraumes endet, und dieser Abstand
den Sekundärabzug bildet, wobei die dort abgesaugten
Rauchgase nach unten geleitet werden durch den horizontalen
Abstand zwischen dem ersten und zweiten Trennkörper, und
durch eine entsprechende Verbindung den Rauchgasen des
Primärabzuges beigemischt werden. Durch den gleichen Abstand
werden von der gegenüberliegenden Seite her den Rauchgasen
des Primärabzuges Sekundärluftanteile zugeführt.
Anstelle des Abstandes zwischen dem ersten Trennkörper und
der Umgebung für den Sekundärabzug kann dieser erste
Trennkörper auch bis an die Begrenzungsfläche des Brennraumes
heranreichen, und statt dessen einzelne, in den ersten
Trennkörper eingearbeitete Durchlasse für den Sekundärabzug
aufweisen.
Um eine möglichst große Sogwirkung der Rauchgase aus dem
Primärabzug im Bereich zwischen den beiden Trennkörpern zu
erreichen, sind sinnvollerweise die Durchlasse in beiden
Trennkörpern mit in Strömungsrichtung sich verengendem
Querschnitt, also düsenförmig, ausgebildet. Der zweite, als
Rückwand fungierende Trennkörper enthält weiterhin oberhalb
dieser Durchlasse, möglichst hochliegend, einen weiteren
Durchlaß für die zweite Abgasrückführung, um dort Abgase vom
oberen Ende des Nachbrennraumes, die die Nachverbrennung
bereits durchlaufen haben, nochmals in die primäre
Abgasrückführung zurückzuführen. Dadurch durchläuft ein Teil
der Rauchgase den Nachbrennraum immer mehrmals, was eine
weitere Reduzierung des Schadstoffgehaltes und verbesserte
Energieausbeute bringt. Um das Einströmen in die primäre
Abgasrückführung zu verbessern, kann auch dieser Durchlaß im
zweiten Trennkörper sich düsenförmig verjüngernd im
Querschnitt ausgebildet sein, diesmal jedoch in Richtung vom
Nachbrennraum zur ersten Abgasrückführung hin.
Falls der Primärabzug für die Rauchgase nicht im unteren Bereich
der Rückwand des Brennraumes, sondern im Boden,
vorzugsweise direkt unterhalb des Brennstoffes, vorgesehen
werden soll, empfiehlt es sich, den ersten und zweiten
Trennkörper in der Seitenansicht L-förmig auszubilden, und zwar
dabei vorzugsweise einstückig.
Eine andere, einfache bauliche Lösung ergibt sich, wenn -
besonders bei einer Düsenanordnung mit nur einer einzigen, in der
Seitenansicht sich verjüngernden, schlitzförmigen Düse über die
gesamte Breite der Rückwand des Brennraumes - der erste
Trennkörper hohl ausgebildet ist, und dabei in der Regel
wiederum aus Stahlblech besteht, und in seinem unteren Bereich
eine Öffnung zur Düsenanordnung hin besitzt.
Wenn dieser hohle, im wesentlichen senkrecht stehende
Trennkörper im oberen Bereich nicht geschlossen mit den
Umgebungsflächen des Brennraumes verbunden ist, sondern
ausreichend große, hochliegende Öffnungen zum Brennraum hin
aufweist, kann die erste Abgasrückführung durch diesen hohlen
ersten Trennkörper hindurch erfolgen, während die Sekundärluft
von der der ersten Abgasrückführung vorzugsweise
gegenüberliegenden Seite her der Düsenanordnung zugeführt
wird. Zur Erzielung der düsenartigen Verjüngung des
Strömungsquerschnittes für die Rauchgase des Primärabzuges
kann dabei die untere Außenfläche dieses ersten Trennkörpers
vom Brennraum aus nach hinten abfallend ausgebildet sein,
während vom Boden des Brennraumes her eine ansteigende
Fläche im gleichen Bereich gegeben ist.
Am Ende der Düsenanordnung ist vorzugsweise eine als
Turbolator dienende Prallplatte vorzugsweise gelenkig so
angeordnet, daß ihre Winkelstellung gegenüber der
Strömungsrichtung der Rauchgase vom Primärabzug zum
Nachbrennraum eingestellt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform bildet der erste Trennkörper
gleichzeitig auch die Rückwand des Brennraumes, so daß auf
einen zweiten Trennkörper völlig verzichtet werden kann.
Bei einer anderen Lösung sind nach wie vor zwei Trennkörper im
Abstand zueinander stehend notwendig:
Dabei ist der erste Trennkörper nur im unteren Bereich - wie bei der vorangehend beschriebenen Lösung - hohl ausgebildet, im oberen Bereich dagegen als massiver z. B. Formkörper. Durch den unteren Hohlraum kann - etwa durch seitliche Zuführung - die Sekundärluft zugeführt werden, während die erste Abgasrückführung wie anfangs beschrieben wiederum durch den Abstand zwischen dem ersten Trennkörper und der Rückwand hindurch zuströmt. Dadurch strömen Sekundärluft und die Rauchgase der ersten Abgasrückführung zwar nicht von gegenüberliegenden Seiten, sondern von der gleichen Seite, und in Strömungsrichtung des Primärabzuges nicht exakt an der gleichen Stelle, sondern kurz hintereinander in die Rauchgase des Primärabzuges ein, da dies jedoch in beiden Fällen im Bereich der durch die düsenartige Ausbildung beschleunigten Rauchgase des Primärabzuges geschieht, ist ebenso ein gutes Einsaugen gegeben. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß eine konventionelle, dünne Rückwand benutzt werden kann, und dennoch der erste Trennkörper teilweise als massiver Formkörper ausgebildet werden kann, und ansonsten nur relativ wenige Einzelteile, die relativ einfach herzustellen sind, benötigt werden. Grundsätzlich ist - je nach Größe der Düsenanordnung - auch eine andere relative Richtung der Zuführung von Sekundärluft und Sekundärabzug in die Rauchgase des Primärabzuges möglich:
So kann beispielsweise die Sekundärluft entlang der Seitenwände des hinteren Bereiches des Brennraumes zugeführt und schräg in den Bereich der Düsenanordnung eingeführt werden, unabhängig davon, ob bei der Düsenanordnung die Querschnittsverengung in waagerechter oder senkrechter Blickrichtung vorgesehen ist, und unabhängig davon, aus welcher Richtung die Zuführung der Rauchgase des Sekundärabzuges erfolgt.
Dabei ist der erste Trennkörper nur im unteren Bereich - wie bei der vorangehend beschriebenen Lösung - hohl ausgebildet, im oberen Bereich dagegen als massiver z. B. Formkörper. Durch den unteren Hohlraum kann - etwa durch seitliche Zuführung - die Sekundärluft zugeführt werden, während die erste Abgasrückführung wie anfangs beschrieben wiederum durch den Abstand zwischen dem ersten Trennkörper und der Rückwand hindurch zuströmt. Dadurch strömen Sekundärluft und die Rauchgase der ersten Abgasrückführung zwar nicht von gegenüberliegenden Seiten, sondern von der gleichen Seite, und in Strömungsrichtung des Primärabzuges nicht exakt an der gleichen Stelle, sondern kurz hintereinander in die Rauchgase des Primärabzuges ein, da dies jedoch in beiden Fällen im Bereich der durch die düsenartige Ausbildung beschleunigten Rauchgase des Primärabzuges geschieht, ist ebenso ein gutes Einsaugen gegeben. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, daß eine konventionelle, dünne Rückwand benutzt werden kann, und dennoch der erste Trennkörper teilweise als massiver Formkörper ausgebildet werden kann, und ansonsten nur relativ wenige Einzelteile, die relativ einfach herzustellen sind, benötigt werden. Grundsätzlich ist - je nach Größe der Düsenanordnung - auch eine andere relative Richtung der Zuführung von Sekundärluft und Sekundärabzug in die Rauchgase des Primärabzuges möglich:
So kann beispielsweise die Sekundärluft entlang der Seitenwände des hinteren Bereiches des Brennraumes zugeführt und schräg in den Bereich der Düsenanordnung eingeführt werden, unabhängig davon, ob bei der Düsenanordnung die Querschnittsverengung in waagerechter oder senkrechter Blickrichtung vorgesehen ist, und unabhängig davon, aus welcher Richtung die Zuführung der Rauchgase des Sekundärabzuges erfolgt.
Grundsätzlich ist es für eine optimale Nachverbrennung im
Nachbrennraum sinnvoll, die Begrenzungsflächen, die die
Rauchgase vom Primärabzug mit den zugemischten Anteilen in
den Nachbrennraum einleiten, in den Nachbrennraum hinein
vorstehen zu lassen, und auch den Brennraum auf beide Seiten
dieser Mündungen hin sich erstrecken zu lassen, betrachtet in der
Seitenansicht des sich verjüngernden Strömungsquerschnittes
der Düsenanordnung. Dadurch ist die Ausbildung von
Rauchgaswirbeln, die das Nachverbrennen sehr fördern,
unmittelbar angrenzend an die Mündung im Brennraum, und zwar
beidseits der Mündung und hinter die vorderste freie Stirnfläche
der Mündung zurück, möglich.
Für Heizvorrichtungen, die sichtbar in Wohnräumen aufgestellt
sind, ist in der Regel eine breite, jedoch wenig hohe
Düsenanordnung in der Rückwand des Brennraumes aus
optischen Gründen erwünscht. Um hier eine möglichst gute
Zumischung der übrigen Bestandteile und effektive
Nachverbrennung im Nachbrennraum zu ermöglichen, werden
dabei die Rauchgase des Primärabzuges dem Nachbrennraum
über mehrere, senkrecht nebeneinander stehende Düsen
hindurchgeleitet, so daß also diese Düsen eine Verringerung ihres
Strömungsquerschnittes in senkrechter Blickrichtung aufweisen.
Um dabei eine optimale Zumischung von Sekundärluft und
Rauchgasen aus der ersten Abgasrückführung zu ermöglichen,
wird jede Düse durch den Abstand zweier senkrecht
nebeneinander im Abstand angeordneter Zufuhrkörper gebildet,
die in der Aufsicht einen etwa dreieckigen oder
kegelstumpfförmigen Querschnitt, mit der Spitze zum Brennraum
und der Basis zum Nachbrennraum hin, aufweisen. Diese
Zufuhrkörper sind hohl ausgebildet, und werden mit Sekundärluft
und/oder den Rauchgasen der primären Abgasrückführung
beschickt, und haben deshalb im Bereich ihrer Seitenflächen zu
den zwischen sich gebildeten Düsen hin entsprechende
Austrittsöffnungen.
Allerdings ist der bauliche Aufwand für eine derartige
Düsenanordnung relativ hoch, da mehrere Zufuhrkörper, meist
aus feuerbeständigem Stahlblech bestehend, hergestellt werden
müssen, mit den entsprechenden Versorgungsleitungen dicht
verbunden werden müssen, und darüberhinaus ein die gesamte
Düsenanordnung aus Montagegründen fest umschließender
Rahmen vorhanden sein muß, der in eine entsprechende Öffnung
in der Rückwand des Brennraumes eingesetzt werden kann.
Bedenkt man zusätzlich, daß eine derartige Konstruktion aus
Stahlblech enormen Wärmedehnungen (von 20°C auf 1000°C:
10 bis 20 mm pro Meter Baulänge) aufweist, so wird klar, daß
eine derartige Stahlblechkonstruktion bei den vorhandenen
Temperaturschwankungen einem sehr starken Verzug
unterworfen sein wird, und unter Umständen die vorhandenen
Schweißverbindungen, Biegekanten etc. mit der Zeit reißen
können. Um einerseits diese Temperaturdehnungen aufzufangen
und andererseits die Herstellung zu vereinfachen und zu
verbilligen, werden vorzugsweise nur die Zufuhrkörper selbst
sowie die sie versorgenden Zufuhrleitungen aus gebogenen und
geschweißten Stahlblechen hergestellt, während der die
Düsenvorrichtung zusammenhaltende Rahmen, in dem die
Zufuhrkörper und ihre Versorgungsleitungen stecken bzw. an
diesem anliegen, und den sie ganz oder teilweise durchdringen,
aus einem oder mehreren Teilen als Formkörper aus gegossenem,
feuerfestem massivem Material wie etwa feuerfestem Beton,
SIC-Keramik, Schamotte oder Ähnlichem besteht.
Bei den Zufuhrkörpern selbst kann der vorhandene Hohlraum
ungeteilt sein, und damit der Zufuhr entweder von Sekundärluft
oder von Rauchgasen aus dem Sekundärabzug in die
Düsenanordnung hinein dienen. In diesem Fall sind innerhalb der
Düsenanordnung nebeneinanderliegend immer abwechselnd ein
Zufuhrkörper für die Zufuhr von Sekundärluft und ein
Zufuhrkörper für die Zufuhr von Rauchgas aus dem
Sekundärabzug angeordnet, was durch Verbindung der jeweiligen
Zufuhrkörper mit den unterschiedlichen Zuführungen erreicht
wird.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Querschnitt der
Zufuhrkörper in der Längsmittelachse nochmals durch ein Blech
zu unterteilen, und in der einen Hälfte mit Sekundärluft und in der
anderen Hälfte mit Rauchgasen des Sekundärabzuges zu
beaufschlagen. Dies bedingt jedoch einerseits einen höheren
Herstellungsaufwand für die Zufuhrkörper, und andererseits eine
kompliziertere Verbindung mit den beiden wechselseitigen
Zufuhrleitungen. Die Zufuhrkörper selbst sind entweder aus
einem winklig gebogenen Frontblech gebildet, welches die Spitze
des Zufuhrkörpers bildet, und einen in die offene Basis
eingesetzten Boden, wobei die Austrittsöffnungen 26 vom
dadurch eingeschlossenen Hohlraum zur Umgebung hin
vorzugsweise in der Nähe dieses Bodens reihenartig angeordnet
sind, und vor dem Biegen des Frontbleches durch Stanzen etc.
erzeugt werden. Teilweise können durch diese
Austrittsöffnungen hindurch auch entsprechende Fortsätze des
Bodens nach außen ragen, was eine formschlüssige Verbindung
der beiden Teile ergibt.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Boden selbst
wiederum in Form eines flachen U auszubilden, dessen frei
endende äußere Schenkel in ihrer Winkelstellung den Schenkeln
des Frontbleches entsprechen, jedoch einen geringeren
gegenseitigen Abstand haben. Ein solcher Boden kann so in das
Frontblech eingeschweißt werden, daß ihre jeweiligen frei
endenden Schenkel auf derselben Höhe enden, und die
Schweißstellen werden an den Biegungen des Bodens
angeordnet. Damit bleibt zwischen den Schweißstellen
Durchtrittsraum in den freien Abstand zwischen den frei
endenden Schenkeln von Frontblech und Boden hinein, die damit
zusammen die Austrittsöffnungen des Zufuhrkörpers bilden.
Unabhängig davon, ob die Zufuhrkörper in einem umgebenden
Rahmen aufgenommen oder einzeln angeordnet sind, ist es
vorteilhaft, die Größe der Austrittsöffnungen der zuzuführenden
Gase aus den Zufuhrkörpern in die Düsenanordnung hinein
veränderbar zu gestalten. Zu diesem Zweck können
beispielsweise die Einzelteile, aus welchen die Zufuhrkörper
bestehen, in ihrem gegenseitigen Abstand zueinander verstellbar
sein, wobei der dazwischen befindliche, dadurch veränderte Spalt
die Austrittsöffnung darstellt.
Gegenüber einem aus V-förmigen Frontteil und U-förmigen Boden
bestehenden Zufuhrkörper ist es ebenfalls denkbar, einen
weiteren, zweiten Boden zu verwenden, so daß durch die drei im
Abstand zueinander stehenden und befestigten Teile zwei
getrennte Zufuhrräume, diesmal allerdings in
Durchströmungsrichtung der Düsenanordnung hintereinander
liegend, geschaffen werden. Deren gegenseitiger Abstand und
damit die Größe der jeweiligen Austrittsöffnungen wird dabei
vorzugsweise in Abhängigkeit vom Restsauerstoffgehalt der den
Nachbrennraum verlassenden Rauchgase eingestellt. Dies kann
über ein automatisches Stellglied wie etwa einen Servomotor
geschehen, oder manuell, indem - für einen einzelnen
Zufuhrkörper oder für die gesamte Düsenanordnung - dieser
gegenseitige Abstand z. B. mit Hilfe eines Schraubgewindes
verstellt werden kann.
Dadurch, daß die freien Schenkel des bzw. der Böden sowie des
Frontteiles solcher Zufuhrkörper im Abstand zueinander entweder
parallel oder gar im spitzen Winkel zum Ende hin aufeinander zu
verlaufend ausgebildet sind, ergeben sich Vorteile gegenüber der
Ausbildung von Austrittsöffnungen in Form einfacher Bohrungen
oder Durchbrüche in Blechwandungen:
Denn zum einen wird durch diese über eine gewisse Strecke parallel laufenden freien Schenkel eine kanalartige, über eine gewisse Strömungsstrecke gebildete, Ausformung der Austrittsöffnung erzielt, wodurch den ausströmenden Gasen eine Ausströmrichtung durch laminares Strömen aufgezwungen wird, diese Gase also aufgrund ihrer kinetischen Energie nach Verlassen der Austrittsöffnung relativ weit in den Raum der Düse 40 hineinströmen, was eine gute Vermischung mit den Rauchgasen des Primärabzuges ergibt.
Denn zum einen wird durch diese über eine gewisse Strecke parallel laufenden freien Schenkel eine kanalartige, über eine gewisse Strömungsstrecke gebildete, Ausformung der Austrittsöffnung erzielt, wodurch den ausströmenden Gasen eine Ausströmrichtung durch laminares Strömen aufgezwungen wird, diese Gase also aufgrund ihrer kinetischen Energie nach Verlassen der Austrittsöffnung relativ weit in den Raum der Düse 40 hineinströmen, was eine gute Vermischung mit den Rauchgasen des Primärabzuges ergibt.
Auf der anderen Seite verhindert diese kanalartige Ausbildung
jedoch auch Ablagerungen wie Staub, Oxidationsrückstände oder
Ähnliches an den Austrittsöffnungen, da diese durch die gerichtet
entlangströmenden Gase auch ständig wieder abgetragen
werden. Ein Zusetzen der Austrittsöffnungen wird damit
weitestgehend verhindert.
Darüberhinaus sind auch andere Formen in der
Querschnittsausbildung der Zufuhrkörper denkbar:
Beispielsweise kann sich an das vordere, V-förmige Frontblech anstelle eines oder zweier Böden ein Rohrprofil anschließen, dessen Querschnitt in etwa der Breite des Frontteiles am hinteren Ende entspricht. Als Zufuhrräume für Sekundärluft und die Rauchgase der ersten Abgasrückführungen kommen dann einerseits der Rohrquerschnitt selbst und andererseits der durch das Frontteil und das in engen Abstand angeordnete Rohr gebildete Hohlraum in Frage. Um aus dem Rohrquerschnitt Gas austreten zu lassen, müssen im Rohrquerschnitt selbstverständlich ebenfalls Austrittsöffnungen vorgesehen werden, und zwar vorzugsweise in der Nähe des Abstandes zwischen dem V-förmigen Frontteil und dem Rohr, jedoch noch innerhalb der dem Frontteil zugewandten Hälfte des Rohrprofiles.
Beispielsweise kann sich an das vordere, V-förmige Frontblech anstelle eines oder zweier Böden ein Rohrprofil anschließen, dessen Querschnitt in etwa der Breite des Frontteiles am hinteren Ende entspricht. Als Zufuhrräume für Sekundärluft und die Rauchgase der ersten Abgasrückführungen kommen dann einerseits der Rohrquerschnitt selbst und andererseits der durch das Frontteil und das in engen Abstand angeordnete Rohr gebildete Hohlraum in Frage. Um aus dem Rohrquerschnitt Gas austreten zu lassen, müssen im Rohrquerschnitt selbstverständlich ebenfalls Austrittsöffnungen vorgesehen werden, und zwar vorzugsweise in der Nähe des Abstandes zwischen dem V-förmigen Frontteil und dem Rohr, jedoch noch innerhalb der dem Frontteil zugewandten Hälfte des Rohrprofiles.
Eine andere Lösung, die sich jedoch vor allem bei im Boden des
Brennraumes, unterhalb des Brennstoffes, angeordneten
Primärabzug anbietet, ist die Verwendung eines Frontteiles,
welches nicht V-förmig, sondern vorzugsweise trapezförmig oder
halbrund, etwa ein halbiertes Rohrprofil, ist. Im Abstand dahinter
angeordnet kann wiederum ein U-förmiger Boden sein, dessen
freie Schenkel wiederum nicht parallel zueinander, sondern im
Winkel nach außen abstrebend verlaufen.
Gegenüber den V-förmigen Frontteilen besteht der Vorteil darin,
daß das in diesem Fall auf diesen Zufuhrkörpern lagernde
Brenngut nicht so leicht in den sich sehr stark verengenden
Querschnitt der einzelnen Düsen zwischen den Zufuhrkörpern
hineinfallen kann und andererseits die Auflagefläche auf den
Zufuhrkörpern größer ist.
In allen Fällen kann die Größe der Austrittsöffnungen durch
relative Verstellung der Einzelteile der Zufuhrkörper
gegeneinander eingestellt werden.
Der Rahmen selbst ist vorzugsweise einstückig ausgebildet, je
nach Bauform sind jedoch auch zwei oder gar mehr Einzelteile
notwendig, wobei die Trennfläche zwischen zwei Einzelteilen
entweder eine Ebene rechtwinklig zur Durchströmungsrichtung
der Düsenanordnung sein kann, oder auch eine Ebene parallel
hierzu und senkrecht zur Längsrichtung der Zufuhrkörper.
Ein derart gegossener ausgebildeter Rahmen ist nicht nur
einfacher und billiger herzustellen, sondern weist auch eine etwa
um den Faktor 100 geringere Wärmedehnung auf als
feuerbeständiges Stahlblech. Dies erleichtert den Einbau dieses
Rahmens in die Öffnung z. B. in der Rückwand einer
entsprechenden Heizvorrichtung ganz erheblich, jedoch muß
andererseits die wesentlich größere Wärmedehnung der
Zufuhrkörper gegenüber dem praktisch keiner Wärmedehnung
unterliegenden Rahmen ausgeglichen werden. Dies wird
vorzugsweise dadurch erreicht, daß in Längsrichtung der
Zufuhrkörper das freie, in der Regel verschlossene, Ende der
Zufuhrkörper im kalten Zustand keiner allzu nah liegenden
Begrenzungsfläche des Rahmens gegenüberliegt. Vielmehr
durchdringen die Zufuhrkörper in der Regel den einen - z. B.
oberen - Schenkel des Rahmens vollständig, enden dagegen im
gegenüberliegenden - z. B. unteren - Schenkel entweder in einem
Sackloch oder ebenfalls in einer Durchgangsöffnung des
Rahmens, wobei selbst bei Enden in einem Sackloch ein
ausreichender Kalt-Abstand zwischen Zufuhrkörper und Boden
des Sackloches im Rahmen gegeben ist, um die Wärmedehnung
aufnehmen zu können.
In Querschnittsrichtung der Zufuhrkörper sind die entsprechenden
Ausnehmungen und Durchbrüche im Rahmen im kalten Zustand
deutlich größer als die entsprechenden Außenquerschnitte der
Zufuhrkörper. Um vor allem bei den Öffnungen im unteren
Schenkel des Rahmens in diesen Zwischenraum ein Hineinfallen
von Ascheteilen etc. zu verhindern, kann dieser Zwischenraum
durch eine z. B. am Außenumfang des Formkörpers befestigte und
den Spalt überlappende Manschette aus Stahlblech etc.
abgedeckt werden.
Eine besonders einfache Bauform der Düsenanordnung wird
erzielt, wenn die Zufuhrkörper abwechselnd für die Zufuhr von
Sekundärluft und Rauchgasen des Sekundärabzuges verwendet
werden, und die Versorgungsleitungen für die beiden Gase hierfür
einerseits oberhalb bzw. im oberen Schenkel des Rahmens und
andererseits unterhalb bzw. im unteren Schenkel des Rahmens
angeordnet und fest mit ihren jeweiligen zugeordneten
Zufuhrkörpern verbunden, vorzugsweise verschweißt sind. Bei
einer solchen Lösung können die gesamten, aus Zufuhrkörpern
und Zuleitung bestehenden, Baueinheiten aus Stahlblech in einen
einstückig ausgebildeten, mit entsprechenden Durchbrüchen
ausgestatteten Rahmen von oben bzw. unten einfach
eingeschoben werden. Auf die einstückige Bauform des Rahmens
muß nur dann verzichtet werden, wenn die Manschetten zur
Abdeckung des Spaltes zwischen den Zufuhrkörpern und den
entsprechenden Ausnehmungen im Rahmen vor dem
Zusammensetzen der Düsenanordnung bereits fest mit den
Zufuhrkörpern verbunden sind.
Selbst in diesem Fall kann die einstückige Bauform des Rahmens
beibehalten werden, wenn dieser Rahmen - in der Aufsicht
betrachtet - die Zufuhrkörper nicht vollständig umschließt,
sondern nur auf ihrer Vorderseite, also zum Brennraum
hingerichtet, und im Bereich zwischen den Zufuhrkörpern, nicht
jedoch auf ihrer Rückseite. Dadurch wäre es möglich, die
Zufuhrkörper und damit die gesamten Stahlblechteile der
Düsenanordnung in die rückseitig offenen, entsprechenden
Ausnehmungen des Rahmens einfach einzuschieben, wodurch
auch das Problem des Spaltes in der Querschnittsdarstellung der
Zufuhrkörper gegenüber dem Rahmen sich teilweise selbst
behebt, da bei einem dichten Einschieben im kalten Zustand und
einer nachfolgenden Erwärmung die sich stark dehnenden
Stahlblech-Zufuhrkörper sich automatisch aus den sich nach
hinten keilförmig öffnenden Ausnehmungen des Rahmens
teilweise hinausbewegen.
Zusätzlich kann bei einem derart als Formteil gegossenen Rahmen
die Düsenwirkung der Düsenanordnung weiter verstärkt werden,
indem zusätzlich zur Verjüngung der Düsen in der waagerechten
Ebene eine Verjüngung des Gesamt-Krümmungs-
Strömungsquerschnittes in der vertikalen Ebene erzielt wird,
indem der obere und untere Schenkel des Rahmens teilweise oder
im Ganzen von der Brennraumseite aus zum Inneren des
Rahmens hin schräg nach innen geneigt ausgebildet ist.
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im folgenden
anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine seitliche Schnittdarstellung einer
erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
Fig. 2 eine ähnliche Darstellung mit massiven
Trennkörpern,
Fig. 3 eine Darstellung mit winklig ausgebildeten
Trennkörpern,
Fig. 4 eine ähnliche Darstellung mit anderer Ausbildung
der ersten Abgasrückführung,
Fig. 5 eine gegenüber Fig. 4 abgewandelte Lösung,
Fig. 6 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße
Düsenanordnung,
Fig. 7 Querschnittsdarstellungen der Bauformen von
Zufuhrkörpern,
Fig. 8 eine rückseitige Ansicht einer dieser Bauformen
der Fig. 7 und
Fig. 9 Schnittdarstellungen einer Düsenanordnung,
Fig. 10-12 Schnittdarstellungen anderer Bauformen der
Zufuhrkörper
Fig. 1 zeigt in der Seitenansicht eine erfindungsgemäße
Heizvorrichtung, wie sie z. B. als Kamineinsatz in Wohnräumen
verwendet werden kann. Die Verbindung des Brennraumes 2, in
dem der Brennstoff 3 am Boden liegt und verbrennt, kann durch
Öffnen einer meist gläsernen, etwa nach oben wegfahrbaren, Tür
22 hergestellt werden, wobei auch die für die Verbrennung
notwendige Primärluft 4 durch die Frontseite, etwa die
Zwischenräume zwischen Tür 22 und dem Gehäuse der
Heizvorrichtung, in den Brennraum 2 strömt.
Aus dem Brennraum 2 können die Rauchgase über mehrere Wege
entweichen: in der Decke des Brennraumes, möglichst direkt
oberhalb des Brennstoffes 3, ist als Direktabzug 16 eine
Direktabzugsklappe 1 7 angeordnet. Über diesen Weg erreichen
die Rauchgase durch ständiges Aufwärtsströmen und damit mit
geringstem Widerstand und kürzestem Weg den Abzug 6.
Der Direktabzug 16 wird für die Anheizphase geöffnet, wenn der
Abzug und der dahinter sich anschließende Kamin noch nicht
genügend aufgeheizt sind, und damit noch zu wenig Zug im
Abzug 6 vorhanden ist, um die Rauchgase über die anderen, mit
erhöhtem Widerstand ausgestatteten, Abzugswege zu führen,
was dazu führen würde, daß ein Teil der Rauchgase über den
Primärluft-Weg in den Wohnraum austreten würde.
Ein Öffnen des Direktabzuges ist auch dann notwendig, wenn -
nach erfolgreichem Anheizen - die Tür 22 geöffnet wird, da auch
dann ein Austreten der Rauchgase nach vorne in den Wohnraum
möglich ist.
Die Zwangsverbindung zwischen der Tür 22 und der
Direktabzugsklappe 17 kann durch einen Seilzug gegeben sein,
der über eine oder mehrere Umlenkrollen geführt ist, so daß ein
Öffnen der Tür 22 ein gleichzeitiges Öffnen der
Direktabzugsklappe 17 bewirkt. Für die Anheizphase kann ohne
Öffnen der Tür 22 diese Direktabzugsklappe geöffnet werden,
indem durch Betätigung eines schwenkbar gelagerten,
zweiarmigen Hebels 42 eine der beiden Umlenkrollen des
Seilzuges 43 in Richtung einer Verkürzung des Seilzugweges
verlagert wird, indem diese Umlenkrolle auf dem einen Arm des
Hebels 42 gelagert ist.
Die anderen Abzugswege der Rauchgase aus dem Brennraum,
wie sie nach Durchführung der Anheizphase benutzt werden, sind
einerseits der Primärabzug 14, der sich tiefliegend an der
Rückwand oder auch den Seitenwänden, oder gar im Boden unter
dem Brennstoff 3 befinden kann, und über den der Großteil der
Rauchgase abgesaugt wird, sowie ein Sekundärabzug 15, der
möglichst hochliegend in einer der Umgebungswände,
vorzugsweise der Rückwand, des Brennraumes angeordnet ist.
Dadurch, daß ein Teil der Rauchgase, wenn auch der kleinere
Teil, über diesen Sekundärabzug 15 hochliegend abgezogen wird,
strebt ein Teil der Flammen nach wie vor nach oben, so daß das
optische Erlebnis der nach oben züngelnden Flammen fast
unbeeinträchtigt erhalten bleibt und dadurch auch sowohl der
rückseitige Primärabzug unsichtbar bleibt, als auch
niedergedrückte, oder gar nach unten strebende, Flammen
vermieden werden.
Vom Primärabzug 14 aus streben die Rauchgase durch eine
Düsenanordnung 7, in deren Verlauf sie beschleunigt werden, in
den unteren Bereich einer im wesentlichen senkrecht hinter der
Rückwand des Brennraumes liegenden Nachbrennraum 13 ein.
Auf dem Weg dorthin werden den Rauchgasen aus dem
Primärabzug 14 einerseits Sekundärluft 5 für die
Nachverbrennung im Nachbrennraum 13 zugeführt, und
andererseits auch die über den hochliegenden Sekundärabzug
entnommenen Rauchgase 11, der sogenannten ersten
Abgasrückführung 11. In der in Fig. 1 dargestellten Lösung
erfolgt die erste Abgasrückführung dadurch, daß im Abstand vor
der Rückwand und im Abstand zur Decke des Brennraumes 2 ein
erster Trennkörper 10 angeordnet ist, so daß die erste
Abgasrückführung über die Oberkante dieses Trennkörpers und
durch den Abstand zwischen dem Trennkörper 10 und der
Rückwand 8 des Brennraumes nach unten der Düsenanordnung 7
zustreben, zu der eine Öffnung vorhanden ist.
Die Sekundärluft wird durch einen in diesem Fall waagerecht
liegenden Zufuhrkörper 24 zugeführt, welcher hohl ausgebildet
ist und Öffnungen zur Düsenanordnung 7 hin aufweist. Die
Düsen bestehen dabei durch die in Strömungsrichtung sich
gegeneinander annähernden Begrenzungsflächen sowohl des
Trennkörpers 10 als auch des Zufuhrkörpers 24 bzw. eines unter
dem Zufuhrkörper 24 von unten her aufragenden weiteren
Trennkörpers 10′.
Durch diese Annähreung wird eine Düsenfunktion mit
Beschleunigung und unter Druck erzielt, die ohne Ventilator oder
ähnliche Hilfseinrichtungen für die Zufuhr von Sekundärluft etc.
diese zuzumischenden Gaskomponenten selbsttätig ansaugt, und
noch dazu in Abhängigkeit von der Menge der durch den
Primärabzug abgezogenen Rauchgase.
Zusätzlich unterstützt wird dies durch einen im Nachbrennraum
13 vorhandenen Unterdruck gegenüber dem Brennraum 2.
In Fig. 1 ist ebenfalls zu erkennen, daß die die Düsen der
Düsenanordnung 7 darstellenden Begrenzungsflächen an ihrem
hinteren Ende über die Begrenzungsflächen des Nachbrennraumes
13 in diesen hineinragen. Dadurch können sich besonders leicht
turbulente, die durch Mischung der einzelnen Komponenten und
da mit die Nachverbrennung fördernde, Wirbelströme bilden, die in
den Rücksprung, der durch das Hineinragen der
Begrenzungsflächen in den Nachbrennraum 13 entsteht,
hineinragen.
Im oberen Bereich des Nachbrennraumes 13 ist weiterhin eine
Öffnung zu der ersten Abgasrückführung 11 gegeben, wodurch
ein Teil der den Nachbrennraum 13 verlassenden Rauchgase als
zweite Abgasrückführung 12 wieder der ersten
Abgasrückführung 11 zugeführt wird, und damit den
Nachbrennraum 13 nochmals durchläuft.
Der im Nachbrennraum 13 herrschende Zug bzw. Unterdruck
kann durch Verändern der Stellung der Stauklappe 9 zwischen
dem Nachbrennraum und dem Abzug 6 verändert werden.
Zusätzlich ist in Fig. 1 wenigstens die Rückseite des
Nachbrennraumes 13 als Wärmetauscher 19 ausgebildet, der von
einem Wärmeträgermedium, etwa Luft oder Wasser, durchströmt
wird. Dadurch wird den Rauchgasen des Nachbrennraumes 13
zusätzliche Energie entzogen und auf das Wärmeträgermedium
übertragen, welches seinerseits wiederum für Heizzwecke
verwendet werden kann, was die Energieausbeute der
Heizvorrichtung zusätzlich erhöht, ohne die Abmessungen der
Heizvorrichtung allzu stark zu vergrößern, wie dies etwa durch
die langen Züge bei einem Kachelofen der Fall ist.
In Fig. 2 ist gegenüber der Fig. 1 die Konstruktion der ersten
Abgasrückführung 11 anders gelöst, indem zum einen der erste
Trennkörper 10 bzw. 10′, der in Fig. 1 aus Stahlblech bestehend
dargestellt ist, als massiver, plattenförmiger Formkörper
bestehend aus einem feuerfesten, gießfähigen Material
hergestellt ist. Auch die Rückwand 8 kann in analoger Weise als
massiver, gegossener Formkörper hergestellt sein.
Der Durchlaß für den Primärabzug 14 durch die beiden
Formkörper 10, 10, bzw. 30, 30, fluchtet auch in diesem Falle,
wobei an der Rückseite der Durchtrittsöffnungen des ersten und
zweiten Formkörpers 10, 10′, 30, 30, entsprechende Fortsätze
vorhanden sind, um im einen Fall den vorhandenen Abstand
zwischen den beiden Formkörpern für die erste Abgasrückführung
auf das Maß der notwendigen Durchtrittsöffnung in die
Düsenanordnung zu verringern, und im zweiten Fall ein
Hervorstehen der Mündung in den Nachbrennraum 13 zu
bewirken. Die beiden Trennkörper 10, 10′ bzw. 30, 30′ können
dabei jeweils einstückige Formteile sein, und die Durchlasse 21,
21′ vollständig vom Formkörper umschlossene
Durchgangsöffnungen. Ebenso kann es sich dabei jedoch nur um
einen Abstand 21 zwischen zwei getrennten Teilen 10 und 10′
bzw. 30 und 30′ der dann jeweils mehrteiligen Formkörper
handeln.
Demgegenüber ist in Fig. 3 eine Lösung dargestellt, bei der der
Primärabzug - in Fig. 3 mit nur einer Düse dargestellt - sich im
Boden des Brennraumes 2, vorzugsweise also direkt unterhalb
des Brennstoffes 3 befindet. In diesem Fall sind die Formkörper
10 bzw. 30 vorzugsweise in der Seitenansicht winklig
ausgebildet.
Wie in den Fig. 1 bis 3 zeigen auch die im folgenden
beschriebenen Fig. 4 und 5 Lösungen mit einer
Düsenanordnung, bei der die Querschnittsverengung in der
Düsenanordnung 7 in der gezeichneten vertikalen Ebene
stattfindet.
In Fig. 4 ist dabei allerdings - im Gegensatz zu Fig. 1 - der
Trennkörper 10 kein rundum geschlossener Hohlkörper, sondern
mit einer Öffnung im oberen Bereich zum Brennraum hin
ausgestattet, so daß diese Öffnung als Sekundärabzug 15 wirkt,
und die Rauchgase somit durch den Hohlraum 34 dieses ersten
Trennkörpers 10 hindurch nach unten geführt werden. Im unteren
Bereich hat der Hohlraum 34 eine Verbindung zur Düse 5 der
Düsenanordnung 7, und zwar in bzw. am Ende deren
verengenden Bereich hinein. Die Ausströmungsöffnung aus dem
Hohlraum 34 ist dabei vorzugsweise selbst wiederum
düsenförmig ausgebildet.
Bei dieser Lösung bildet die eine, rückwärtige senkrechte Wand
des Trennkörpers 10 gleichzeitig die Rückwand 8 des
Brennraumes und die Trennwand zum Nachbrennraum 13 hin.
Die Form der Düse 5 kommt einerseits durch die von vorne nach
hinten nach unten abfallende Außenfläche 36 des Trennkörpers
10 im unteren Bereich und andererseits durch eine
entgegengesetzt von vorne nach hinten aufsteigende Fläche 37,
die auf dem Niveau des Bodens des Brennraumes 2 beginnt,
zustande. Die Länge der Düse wird damit durch die Länge der
Außenfläche 36 des Trennkörpers 10 und damit indirekt durch
dessen Dicke bestimmt.
Die Zuführung der Sekundärluft 5 kann bei dieser Lösung von
unten her in die Düse 40 hinein erfolgen, und zwar etwa auf der
gleichen Höhe, jedoch gegenüberliegend von der Zufuhr der
Rauchgase der ersten Abgasrückführung 11. Zusätzlich ist am
Ende der Düse 40 eine an der Unterseite der Düse vorzugsweise
schwenkbar angeordnete Prallplatte 38 befestigt, so daß durch
Veränderung deren Winkelstellung zwischen parallel zur
Strömungsrichtung der durch die Düse 40 hindurchströmenden
Rauchgase oder nahezu senkrecht hierzu die Verwirbelung beim
Hineinströmen in den Nachbrennraum 13 hinein beeinflußt
werden kann.
Eine hiervon etwas abweichende Lösung zeigt Fig. 5: dabei ist
der erste Trennkörper 10 nur in seinem unteren Bereich als
Hohlkörper ausgebildet, und in diesem unteren Hohlraum 39 wird
in diesem Falle die Sekundärluft 5 zugeführt. Die Ausbildung des
unteren Endes dieses Hohlraumes zur Düse 40 hin mit
verbindender Öffnung ist die gleiche wie in Fig. 4. In diesem Fall
bildet der Trennkörper 10 nicht die Trennung zum
Nachbrennraum 13 hin, sondern steht im Abstand vor der
eigentlichen Rückwand 8 des Brennraumes, so daß - wie bei der
Lösung gemäß Fig. 1 - die Rauchgase der ersten
Abgasrückführung über bzw. durch den oberen Bereich des
Trennkörpers 10 hinweg und anschließend durch dessen Abstand
zur Rückwand 8 hindurch nach unten zur Düse 40 strömen
können.
Die in den Fig. 1 bis 5 in der Querschnittsdarstellung
gezeigten Lösungen erstrecken sich in dieser Form vorzugsweise
über den größten Bereich der Breite der Heizvorrichtung, so daß
also die Düsenanordnung 7 vor allem bei der Lösung der Fig.
4 und 5 einen waagerechten Schlitz zwischen Brennraum 2 und
Nachbrennraum 13 darstellt, und der bzw. die Trennkörper im
wesentlichen plattenförmige Elemente sind, die die gesamte
Breite der Heizvorrichtung abdecken können.
Demgegenüber zeigen die folgenden Figuren Lösungen einer
Düsenanordnung 7, bei denen die düsenförmige Verengung in der
Düsenanordnung hauptsächlich in einer horizontalen Ebene
betrachtet stattfindet, wie am besten in der Aufsicht der Fig.
6 und 7 zu erkennen.
Da die Düsenanordnungen in der Höhe möglichst gering gehalten
sein sollen, um hinter dem Brennstoff bzw. den Flammen
möglichst wenig sichtbar zu sein, ergibt sich auf diese Art und
Weise eine Düsenanordnung 7, die wesentlich breiter als hoch
ist. Dadurch ist bei Verengung in einer horizontalen Ebene das
Nebeneinanderanordnen von mehreren Düsen 40 innerhalb der
Düsenanordnung 7 notwendig. Die einzelnen Düsen werden dabei
durch den sich in der Aufsicht in Durchströmungsrichtung der
Rauchgase vom Primärabzug 14 zum Nachbrennraum 13
reduzierenden Abstand zwischen je zwei
nebeneinanderstehenden Zufuhrkörpern 24, 25 gebildet. Diese
Zufuhrkörper, wie sie im Detail etwa in Fig. 7 in
unterschiedlichen Bauformen dargestellt sind, haben eine sich in
Durchströmungsrichtung verbreitende Außenkontur, so daß durch
das Nebeneinandersetzen mehrerer solcher Anströmkörper
dazwischen die einzelnen Düsen 40 gebildet werden. Die
Zufuhrkörper 24, 25 haben damit einen vorzugsweise dreieckigen
oder kegelstumpfförmigen Querschnitt in der Aufsicht, wobei
jedoch auch halbkreisförmige oder aus Herstellungsgründen
kreisförmige Querschnitte wegen der Verwendung einfacher oder
halbierter Rohre denkbar sind.
Bei den in Fig. 7 dargestellten Bauformen sind die Zufuhrkörper
24 bzw. 25 jeweils aus einem winklig gebogenen, V-förmigen
Frontteil gebildet, dessen Basis durch einen Boden 28, also ein
dort eingeschweißtes oder eingeklemmtes, Blechteil verschlossen
ist, wodurch der Hohlraum im Inneren des Zufuhrteiles gebildet
wird.
Bei der obersten Darstellung in Fig. 7 hat dieser Hohlraum, über
welchen Sekundärluft oder die Rauchgase des Sekundärabzuges
der Düsenanordnung zugeführt werden, im hinteren Teil des
Frontbleches, nahe am Boden 28, in Längsrichtung beabstandet
eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 26, wobei es sich auch um
einen mehr oder weniger durchgehenden Schlitz entlang dieses
Bodens handeln kann. Die freien Enden des Frontteiles 27 stehen
dabei nach hinten über den Boden 28 vor und sollen damit in den
Nachbrennraum 13 hinein vorstehen, um dort beim Einströmen
des Gasgemisches eine besonders gute Verwirbelung und
Vermischung der einzelnen Komponenten zu bewirken.
Gegenüber dieser obersten Bauform ist in der mittleren Bauform
der Fig. 7 der Hohlraum im Inneren des Zufuhrkörpers zusätzlich
durch eine wiederum aus Blech bestehende, und eingeschweißte
oder eingespreizte, Trennwand 44 in der Symmetrieebene des
Zufuhrkörpers in zwei nicht miteinander in Verbindung stehende
Hohlräume geteilt. Dadurch kann - bei ansonsten gleicher
Ausbildung des Zufuhrkörpers - über jeden der beiden separaten
Hohlräume einerseits Sekundärluft und andererseits Rauchgas
aus dem Sekundärabzug der Düsenanordnung zugeführt werden.
Die unterste Darstellung der Fig. 7 zeigt eine konstruktiv etwas
abweichende Variante, wobei der Boden 28 selbst wieder etwa
U-förmig ausgebildet ist, jedoch mit einer Breite etwas geringer
als die Breite am hinteren, offenen Ende des V-förmigen
Frontteiles 27. Werden die beiden Teile so zusammengesetzt,
daß die hinteren, freien Enden ihrer Schenkel etwa auf gleicher
Höhe enden, so besteht auf beiden Seiten zwischen dem freien
Ende des Frontteiles 27 und dem freien Schenkel 28a, 28b des
Bodens 28 ein Abstand, der als Austrittsöffnung 26 für das
jeweils zuzuführende Gas dient. Die Verbindung zwischen dem
Bodenteil 28 und dem Frontteil 27 kann dabei etwa im Bereich
der jeweiligen Biegung des Bodens 28 durch eine in der Tiefe
entsprechend dicke Schweißstelle 41 gebildet werden, von denen
in Längsrichtung eine Vielzahl beabstandet zueinander
aufgebracht werden, wie in Fig. 8 in einer rückwärtigen Ansicht
des untersten Zufuhrkörpers der Fig. 7 dargestellt. Damit
entstehen zwischen den einzelnen Schweißstellen 41 eine
Vielzahl von Austrittsöffnungen 26, die eine gute Vermischung
des hier ausströmenden Gases mit den Rauchgasen in der Düse
40 bewirken.
Die Winkelstellung der freien Schenkel 28a, 28b entweder genau
parallel zur Winkelstellung der freien Schenkel des Frontteiles 27
oder sich gegen deren Ende hin annähernd bewirkt weiterhin, ob
die Austrittsöffnungen 26 als einfache Öffnungen oder als
düsenförmige Öffnungen gestaltet sind.
Um für die einzelnen Zufuhrkörper 24, 25 einer Düsenanordnung
7 zusammenhaltenden Rahmen nicht weitere, zu aufwendige
Blecharbeiten durchführen zu müssen, wobei die in jede Richtung
wirksame, sehr starke Temperaturdehnung dieser Stahlblech-
Teile eine sehr nachteilige Rolle spielt, werden diese Zufuhrkörper
24, 25 in einem Rahmen 29 mit entsprechenden Ausnehmungen
und Durchlässen eingesetzt, wie er in Fig. 9 dargestellt ist, und
vorzugsweise aus gießfähigem, feuerfestem Material wie etwa
Schamotte oder feuerfestem Beton besteht. Dieses Material
weist eine wesentlich geringere, fast zu vernachlässigende
Wärmedehnung auf.
Wie in Fig. 9 dargestellt, wird - bei abwechselnder Anordnung
von Zufuhrkörpern 24 und 25 für die Zufuhr von Sekundärluft
bzw. Rauchgas aus dem Sekundärabzug - die jeweiligen
senkrecht stehenden Zufuhrkörper 24 bzw. 25 mit einer sie
versorgenden, hierzu quer verlaufenden Versorgungsleitung 24a
bzw. 25a für die Zufuhr des jeweiligen Gases dicht verbunden,
vorzugsweise durch dichtes, aber bewegliches Einstecken der
Zufuhrkörper in die jeweilige Versorgungsleitung.
Wie in Fig. 9a zu erkennen, liegt dabei die jeweilige
Versorgungsleitung 24a, 25a längs auf dem oberen bzw. unteren
Querschenkel des Rahmens 29 auf bzw. in einer dort
vorgefertigten Vertiefung. Die von der Versorgungsleitung nach
oben bzw. unten abstrebenden Zufuhrkörper 24, 25 erstrecken
sich zunächst einmal durch entsprechend groß dimensionierte
Durchlasse 32 in diesem querverlaufenden Schenkel des
Rahmens 29 hindurch in den inneren Freiraum 45 hinein, der die
eigentliche Düsenanordnung 7 bildet und erreichen mit ihrem
freien, in der Regel verschlossenen Ende den gegenüberliegenden,
unteren bzw. oberen, Querschenkel des Rahmens 29. Dort ragen
die Zufuhrkörper 24, 25 mit ihren freien Enden in entsprechende
Vertiefungen 31 hinein, wobei im kalten Zustand zwischen dem
freien Ende der Zufuhrkörper 24, 25 und dem Boden dieser
Vertiefungen 31 ein so großer Abstand verbleibt, daß die beim
Aufheizen auftretende Längendehnung der Zufuhrkörper
problemlos aufgefangen werden kann.
Da die Zufuhrkörper sich durch die Wärmedehnung auch in der
Dicke ausdehnen, sind die Durchlasse 32 und Vertiefungen 31
auch in ihrer Querschnittsform größer als die Zufuhrkörper im
kalten Zustand. Vor allem bei den im unteren Schenkel des
Rahmens 29 vorhandenen Durchlasse bzw. Vertiefungen werden
dabei die im kalten Zustand besonders großen Ritzen entlang des
Umfanges zwischen Zufuhrkörpern und dem umgebenen Rahmen
29 durch eine Art Manschette in Form eines Kragens 33
abgedeckt. Der Kragen 33 besteht in der Regel ebenfalls aus
feuerfestem Stahlblech wie die Zufuhrkörper, und kann, muß
jedoch nicht, an diesem fest angeordnet sein. Beispielsweise
kann ein solcher Kragen lose auf die Zufuhrkörper aufgesteckt
werden, was die Montage der Düsenanordnung sehr erleichtert.
Um die Wirkung der Düsenanordnung 7 weiter zu steigern, kann
die düsenförmige Verengung, die in der Lösung gemäß Fig. 9 vor
allem in der horizontalen Ebene wie in Fig. 9b dargestellt, durch
eine weitere düsenförmige Verengung bedingt durch den oberen
und unteren Schenkel des Rahmens 29 in einer senkrechten
Ebene unterstützt werden. Zu diesem Zweck verengt sich der
Abstand zwischen der oberen und unteren Schenkel des
Rahmens 29, der in der Regel in der Tiefe, also der Breite der Fig.
9c, betrachtet in Durchströmungsrichtung der Rauchgase vor
dem Zufuhrkörper beginnt und meist erst hinter diesem endet,
sowohl in dem Bereich vorher als auch in dem Bereich nachher
gegeneinander, wodurch auch in der Vertikalen eine
Querschnittsverringerung des Freiraumes 45 des Rahmens 29
und damit der Düsenanordnung 7 gegeben ist.
Vorzugsweise ist der Rahmen 29, wie in den Fig. 9
dargestellt, einstückig gegossen. Wenn jedoch aus
Herstellungsgründen die Manschetten 33 fest mit den
Zufuhrkörpern 24, 25 verbunden sein sollen, ist ein
Hindurchstecken der Zufuhrkörper durch den einstückigen
Rahmen 29 von oben bzw. unten her in der Regel nicht möglich.
In diesem Fall wird der Rahmen 29 entweder aus zwei getrennten
Teilen 29a, 29b hergestellt, die sich in einer senkrechten
Mittelebene berühren, wie im rechten Teil der Fig. 6 dargestellt.
Eine andere Möglichkeit besteht dann auch darin, die Durchlasse
32 bzw. Vertiefungen 31 z. B. zur Rückseite des Rahmens hin
offen zu lassen, so daß die Zufuhrkörper nur seitlich und vorne
vom Rahmen 29 umschlossen werden, nicht jedoch auf ihrer
Rückseite. Dadurch wäre ein Einschieben der Zufuhrkörper 24
bzw. 25 von der Rückseite her in den Rahmen 29 hinein möglich,
wie in der linken Darstellung der Fig. 6 dargestellt, am besten
unterstützt von einer auf der Rückseite der Zufuhrkörper
angeordneten Halterung.
Fig. 6 zeigt weiterhin am rechten Rand, daß es - bis zu einer
gewissen Breite der Düsenanordnung - auch möglich ist, über die
Zufuhrkörper 25 lediglich die Rauchgase aus dem Sekundärabzug
der Düsenanordnung zuzuführen, die Sekundärluft 5 dagegen
seitlich, entlang der Seiten des Brennraumes und durch einen
entsprechenden Durchlaß 46 im Rahmen 29 hindurch schräg in
die Düsenanordnung oder den danach folgenden Nachbrennraum
13 einzuleiten.
Fig. 10 zeigt einen aus V-förmigen Frontteil 27 und
dahinterliegendem Rohr bestehenden Zufuhrkörper. Die
Rauchgasrückführung 11 erfolgt dabei beispielsweise indem
durch Frontteil 27 und Rohr 48 gebildeten Hohlraum, und der
Abstand zwischen beiden Teilen stellt die Austrittsöffnung 26 für
die Rauchgase der Rückführung 11 dar. Weitere
Austrittsöffnungen 26, für die Sekundärluft bestehen in
Öffnungen im Querschnitt des Rohres 48, und zwar knapp
außerhalb des von dem Frontteil 27 abgedeckten Teiles des
Rohrquerschnittes 48, aber noch innerhalb der diesem Frontteil
27 zugewandten Hälfte des Rohrquerschnittes.
Fig. 11 zeigt demgegenüber eine Lösung, wie sie vorzugsweise
bei einer Positionierung der Düsenanordnung 7 unterhalb des
Brennstoffes 3, also im Boden des Brennraumes 2, sinnvoll ist:
Denn auf den etwa halbierten, runden Rohrprofilen 49, die das Frontteil bilden, bietet sich eine große Auflagefläche für den Brennstoff, und gerade im oberen Bereich der Düsenanordnung ist die Verengung stärker als im tieferliegenden Bereich, wodurch das Hineinfallen von Brennstoff in den Zwischenraum zwischen die Zufuhrkörper und das Verstopfen der Düsenanordnung relativ gering gehalten wird.
Denn auf den etwa halbierten, runden Rohrprofilen 49, die das Frontteil bilden, bietet sich eine große Auflagefläche für den Brennstoff, und gerade im oberen Bereich der Düsenanordnung ist die Verengung stärker als im tieferliegenden Bereich, wodurch das Hineinfallen von Brennstoff in den Zwischenraum zwischen die Zufuhrkörper und das Verstopfen der Düsenanordnung relativ gering gehalten wird.
Auf der vom Brennraum 2 abgewandten Seite folgt auf das halbe
Rohrprofil 49 wiederum ein Boden 48 mit im wesentlichen U-
förmiger Gestalt und winklig nach außen abstrebenden freien
Enden 28a, 28b. Diese freien Enden 28a, 28b stehen weiter in
die Düse 40 hinein vor als das halbe Rohrprofil 49. Durch ihre
Stellung in einem spitzen Winkel zur Durchströmungsrichtung des
Primärabzuges 14 wirken sie zusätzlich als Prallblech, und
verbessern die Vermischung zwischen dem einströmenden Gas.
Auch bei dieser Lösung kann - ebenso wie auch bei der Lösung
gemäß Fig. 10 - durch Veränderung des Abstandes zwischen
dem Frontteil, in diesem Falle dem halben Rohrprofil 49, und dem
Boden 28 die Größe der Austrittsöffnungen 26 verstellt werden.
Die Verstellung erfolgt durch Verschrauben eines der Teile
entlang einer Gewindestange, die in etwa auf der Symmetrielinie
des Zufuhrkörpers verläuft und mit dem anderen Teil fest
verbunden ist.
Eine wiederum etwas andere Form der Zufuhrkörper, wie sie vor
allem für senkrechtstehende Zufuhrkörper Verwendung finden
kann, ist in Fig. 12 dargestellt. Der Zufuhrkörper ist dabei ähnlich
den Darstellungen in Fig. 7 ausgebildet, jedoch mit einem
zusätzlichen Boden 28′, so daß zwischen Frontteil 27, erstem
Boden 28 und zweitem Böden 28, zwei getrennte Zufuhrräume
für Sekundärluft und das Rauchgas der ersten Abgasrückführung
11 gebildet werden. Auch dabei ist gegenüber dem in der Mitte
liegenden, ersten Bodens 28 der Abstand zumindest des zweiten
Bodens 28′, vorzugsweise jedoch auch des Frontteiles 27, durch
Verschraubung dieser Teile entlang einer Gewindestange, die fest
mit dem ersten Boden 28 verbunden ist, verstellbar. Anstelle
einer Gewindestange kann auch ein Hebelgestänge etc.
verwendet werden, was dabei vor allem die Möglichkeit der
gemeinsamen Verstellung mehrerer Zufuhrkörper, z. B. über die
gesamte Düsenanordnung 7, gibt.
Dabei ist es vorteilhaft, daß die freien Schenkel 28a, 28b bzw.
28′a, 28′b bzw. 27a, 27b, die im wesentlichen parallel oder
vorzugsweise gegen das freie Ende zu gegeneinander im spitzen
Winkel annähernd verlaufen, über eine ausreichende Strecke
nebeneinander liegen, wodurch die entsprechenden
Austrittsöffnungen 26 kanalartig ausgebildet werden. Durch
diese in Längsrichtung zu durchströmende Distanz dieser
kanalartigen Ausbildungen wird den ausströmenden Gasen, also
der Sekundärluft 5 oder dem Rauchgas der ersten
Rauchgasrückführung 11 eine Strömungsrichtung aufgezwungen,
mit welcher diese in das Rauchgas des Primärabzuges 14 im
spitzen Winkel einströmen, und aufgrund ihrer vorhandenen
kinetischen Energie relativ weit in die Strömung des
Primärabzuges 14 eindringen, was eine gute Durchmischung
bewirkt.
Eine weitere Verbesserung der Durchmischung ergibt sich, wenn
die freien Schenkel 28′a, 28′b des hintersten Bodens 28, weiter
nach außen vorspringen als die entsprechenden freien Schenkel
der davorliegenden Teile des Zufuhrkörpers 24, da durch die
Schrägstellung dieses freien Schenkels gegenüber der
Strömungsrichtung des Primärabzuges 14 dieses freie Ende
zusätzlich als eine Art Prallfläche wirkt, und eine zusätzliche
Verwirbelung an dieser Stelle unter Durchmischung mit den
zugeführten Gasen bewirkt.
Bezugszeichenliste
1 Heizvorrichtung
2 Brennraum
3 Brennstoff
4 Primärluft
5 Sekundärluft
6 Abzug
7 Düsenanordnung
8 Rückwand
9 Steuerklappe
10, 10′ erste Trennkörper
11 erste Abgasrückführung
12 zweite Abgasrückführung
13 Nachbrennraum
14 Primärabzug (unten/hinten)
15 Sekundärabzug (relativ oben)
16 Direktabzug
17 Direktabzugsklappe
18 Ableitung
19 Wärmetauscher
20 Abstand
20′ Durchlaß
21 Abstand
21′ Durchlaß
22 Tür
23 Turbolator
24 Zufuhrkörper
25 Zufuhrkörper
26 Austrittsöffnung
27 Frontteil
28 erster Boden
28′ zweiter Boden
28a, 28b freie Schenkel
29 Rahmen
30 zweiter Trennkörper
31 Vertiefung
32 Durchlaß
33 Kragen
34 Hohlraum
35 Hohlraum
36 Außenfläche
37 ansteigende Fläche
38 Prallplatte
39 Hohlraum
40 Düse
41 Schweißstelle
42 Hebel
43 Seilzug
44 Trennwand
45 Freiraum
46 Durchlaß
47, 47′ Ausströmungsquerschnitt
48 Rohr
49 Halbrohrprofil
2 Brennraum
3 Brennstoff
4 Primärluft
5 Sekundärluft
6 Abzug
7 Düsenanordnung
8 Rückwand
9 Steuerklappe
10, 10′ erste Trennkörper
11 erste Abgasrückführung
12 zweite Abgasrückführung
13 Nachbrennraum
14 Primärabzug (unten/hinten)
15 Sekundärabzug (relativ oben)
16 Direktabzug
17 Direktabzugsklappe
18 Ableitung
19 Wärmetauscher
20 Abstand
20′ Durchlaß
21 Abstand
21′ Durchlaß
22 Tür
23 Turbolator
24 Zufuhrkörper
25 Zufuhrkörper
26 Austrittsöffnung
27 Frontteil
28 erster Boden
28′ zweiter Boden
28a, 28b freie Schenkel
29 Rahmen
30 zweiter Trennkörper
31 Vertiefung
32 Durchlaß
33 Kragen
34 Hohlraum
35 Hohlraum
36 Außenfläche
37 ansteigende Fläche
38 Prallplatte
39 Hohlraum
40 Düse
41 Schweißstelle
42 Hebel
43 Seilzug
44 Trennwand
45 Freiraum
46 Durchlaß
47, 47′ Ausströmungsquerschnitt
48 Rohr
49 Halbrohrprofil
Claims (42)
1. Verfahren zum Verbrennen insbesondere fester Brennstoffe mit
Primärluft, wobei eine Nachverbrennung des Rauchgases durch
Einleiten in einen Nachbrennraum und Zumischen von Sekundärluft
stattfindet, wobei
- - der Primärabzug (14) des Rauchgases von einem relativ tief liegenden Punkt des Brennraumes (2) aus erfolgt und
- - dem Rauchgas des Primärabzuges (14) bei der Weiterleitung in den Nachbrennraum (13) zusätzlich über eine erste Abgasrückführung (11) Rauchgase zugemischt werden, die über einen relativ hochliegenden Sekundärabzug (15) dem Brennraum (2) entnommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß
das Zumischen der Rauchgase (4) der ersten Abgasrückführung (11)
sowie der Sekundärluft (5) in die Rauchgase des Primärabzuges (14)
durch Ansaugen geschieht, indem die Rauchgase des
Primärabzuges (14) vor dem Erreichen der Nachbrennkammer (13)
eine Düsenanordnung (7) durchlaufen.
2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Nachbrennraum (13) gegenüber dem Brennraum (2) ein
Unterdruck besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Unterdruck im Nachbrennraum (13) durch Variieren der
Durchtrittsfläche vom Nachbrennraum (13) zum Abzug (6) und/oder
der Variation der anderen Durchtrittsflächen zwischen dem
Brennraum (2) und dem Abzug (6) geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
den Rauchgasen zwischen dem Sekundärabzug (15) und der in
Vermischung mit den Rauchgasen des Primärabzuges (14) in der
Düsenanordnung (7) mittels einer zweiten Abgasrückführung (12)
Rauchgase aus dem Nachbrennraum (13) zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuführung der Rauchgase aus dem Nachbrennraum (13) in einer
zweiten Abgasrückführung (12) zu den Rauchgasen der ersten
Abgasrückführung (11) mittels Ansaugen durch die erste
Abgasrückführung (11) geschieht, deren Druckniveau höher ist als
das Druckniveau im Nachbrennraum (13).
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens eine der Begrenzungsflächen des Nachbrennraumes (13)
bzw. dessen Ableitung (18) zum Abzug (6) zur Reduzierung der
Temperatur der Rauchgase gekühlt ist, und das verwendete
Kühlmedium separat zu Heizzwecken verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die den Rauchgasen des Primärabzuges (14) pro Zeiteinheit
zugeführten Mengen an Sekundärluft und/oder Rauchgasen der
ersten Abgasrückführung (11) in Abhängigkeit des
Restsauerstoffgehaltes der den Nachbrennraum (13) verlassenden
Rauchgase geregelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Mengenregelung durch Veränderung der
Ausströmungsquerschnitte (47, 47′) bzw. der ersten
Abgasrückführung (11) in den Primärabzug (14) hinein erfolgt.
9. Heizungsvorrichtung, insbesondere zur Anwendung des Verfahrens nach
einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- - einem Brennraum (2), in dem der Brennstoff (3) verbrannt wird,
- - einem Nachbrennraum (13), in den die über den Primärabzug (14) aus dem Brennraum (2) abgesaugten Rauchgase unter Zumischung von Sekundärluft zur Nachverbrennung weitergeleitet werden und
- - einem an der Decke des Brennraumes (2) angeordneten Direktabzug (16) mit einer verschließbaren Direktabzugsklappe (17) mit einer ansteigenden, kürzestmöglichen Verbindung zum Abzug (6) für den Anheizvorgang, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen für das Rauchgas zwischen dem Primärabzug (14) des Brennraumes (2) und dem Nachbrennraum (13) über wenigstens einen Teil ihrer Länge als Düsenanordnung (7) ausgebildet sind, in dem sich der Strömungsquerschnitt für die Rauchgase über wenigstens einen Teil dieser Strecke verringert und im Bereich der Düsenanordnung die Zuleitung von Sekundärluft und der Rauchgase der ersten Abgasrückführung geschieht.
10. Heizungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Primärabzug (14) im unteren Bereich der Rückseite des
Brennraumes (2) angeordnet ist.
11. Heizungsvorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Primärabzug (14) im Boden des Brennraumes (2) angeordnet ist.
12. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Nachbrennraum (13) sich unmittelbar hinter der Rückwand (8)
des Brennraumes (2) befindet, und in ihrem oberen Bereich über
eine Steuerklappe (9) ganz oder teilweise gegenüber dem Abzug (6)
verschließbar ist.
13. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden
Vorrichtungsansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die erste Abgasrückführung (11) dadurch gebildet wird, daß ein erster Trennkörper (10) im wesentlichen senkrecht und im Abstand vor der Rückwand (8) des Brennraumes (2) steht,
- - wobei die erste Abgasrückführung (11) durch den Abstand (20) des Trennkörpers (10) gegenüber der Rückwand (8) sowie einem Abstand zwischen dem oberen Ende des ersten Trennkörpers (10) und der Decke des Brennraumes (2) bzw. durch Durchlässe (20) im oberen Bereich des Trennkörpers (2) zwischen dem Brennraum (2) und der Rückseite des Trennkörpers (1) sowie eine Verbindung zu dem Durchlaß (21) des Primärabzuges (14) gegeben ist und
- - der Primärabzug (14) durch einen Abstand (21) zwischen dem unteren Ende des ersten Trennkörpers (10) und dem Boden des Brennraumes (2) bzw. einem anschließenden unteren Trennkörper (10′) bzw. durch Durchlasse (21′) im unteren Bereich des Trennkörpers (10) gegeben ist und der Abstand (21) bzw. die Durchlasse (21′) mit zunehmender Entfernung vom Trennraum (2) einen verringerten Querschnitt besitzen und
- - durch den unterhalb des Primärabzuges (14) vorhandenen Abstand zwischen dem ersten Trennkörper (10) und der Rückwand des Brennraumes (2) Sekundärluft (5) zugeführt wird.
14. Heizungsvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rückwand (8) als zweiter Trennkörper ausgebildet ist, und sich
der Abstand (21) bzw. die Durchlasse (21′) für den Primärabzug (14)
durch die Dicke des zweiten Trennkörpers (30) hindurch weiter
verringern.
15. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Abgasrückführung (11) dadurch gebildet wird, daß ein
erster Trennkörper (10) im wesentlichen senkrecht und im Abstand
vor der Rückwand (8) des Brennraumes (2) steht,
- - wobei die erste Abgasrückführung (11) durch den Abstand (20) des Trennkörpers (10) gegenüber der Rückwand (8) sowie einem Abstand zwischen dem oberen Ende des ersten Trennkörpers (10) und der Decke des Brennraumes (2) bzw. durch Durchlässe (20) im oberen Bereich des Trennkörpers (2) zwischen dem Brennraum (2) und der Rückseite des Trennkörpers (1) gegeben ist und
- - der Primärabzug (14) durch einen Abstand (21) zwischen dem unteren Ende des ersten Trennkörpers (10) und dem Boden des Brennraumes (2) bzw. einem anschließenden unteren Trennkörper (10′) bzw. durch Durchlasse (21′) im unteren Bereich des Trennkörpers (10) gegeben ist und der Abstand (21) bzw. die Durchlasse (21′) mit zunehmender Entfernung vom Trennraum (2) einen verringerten Querschnitt besitzen und
- - der Trennkörper (10) wenigstens teilweise als Hohlkörper ausgebildet ist, durch welchen die Sekundärluft (5) zugeführt wird, und dieser Hohlraum (35) in Verbindung mit dem Durchlaß (21) bzw. (21′) des Primärabzuges (14) in dessen verengendem Bereich steht.
16. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Abgasrückführung (11) dadurch gebildet wird, daß ein
erster Trennkörper (10) im wesentlichen senkrecht und als
Rückwand (8) des Brennraumes (2) steht,
- - wobei die erste Abgasrückführung (11) dadurch gegeben ist, daß der erste Trennkörper (10) wenigstens teilweise als Hohlkörper ausgebildet ist, und über diesen Hohlraum (34) die Rauchgase vom Sekundärabzug (15) aus über eine entsprechende Verbindung zwischen dem Hohlraum (35) und dem Durchlaß (21) des Primärabzuges (14) dem Durchlaß (21) in dessen verengendem Bereich zugeführt werden und
- - der Primärabzug (14) durch einen Abstand (21) zwischen dem unteren Ende des ersten Trennkörpers (10) und dem Boden des Brennraumes (2) bzw. einem anschließenden unteren Trennkörper (10′) bzw. durch Durchlasse (21′) im unteren Bereich des Trennkörpers (10) gegeben ist und der Abstand (21) bzw. die Durchlasse (21′) mit zunehmender Entfernung vom Trennraum (2) einen verringerten Querschnitt besitzen und
- - die Sekundärluft dem Durchlaß (21) in dessen verengendem Bereich von der der ersten Abgasrückführung (11) gegenüberliegenden Seite her zugeführt wird.
17. Heizungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten und zweiten Trennkörper (10, 10′, 30, 30′) massive, aus
feuerfestem Material wie etwa Schamotte, SIC-Keramik oder
feuerfestem Beton bestehende Formkörper sind.
18. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Trennkörper (10, 10′) bzw. (30, 30′) im Querschnitt winklig
ausgebildet sind, und sich unter den Boden des Brennraumes
erstrecken.
19. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Leitungen für das Rauchgas (14) vom Brennraum (2) in den
Nachbrennraum (13) in den Brennraum (13) hinein vorstehen und
sich in diesem Bereich der Querschnitt der Rauchgasführung weiter
vermindert.
20. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Brennraum (13) sich beidseits der Mündung der Rauchgase vom
Primärabzug (14) aus erstreckt, betrachtet in Querschnittsdarstellung
der Düsenanordnung (7).
21. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei der Düsenanordnung (7) die Querschnittsverminderung
gemessen in der Vertikalen erfolgt und nur eine oder wenige Düsen
übereinander angeordnet sind.
22. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Düsenanordnung (7) wesentlich breiter als höher ist,
- - die Querschnittsverengung gemessen in der Horizontalen innerhalb der Düsenanordnung (7) stattfindet und
- - die einzelnen Düsen durch dazwischen angeordnete, hohle Zufuhrkörper (24, 25) für Sekundärluft (5) bzw. für die erste Abgasrückführung (11) angeordnet sind.
23. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrkörper (24) einen etwa dreieckigen Querschnitt aufweisen,
dessen Basis zum Nachbrennraum (13) und dessen
gegenüberliegende Spitze zum Brennraum (2) weist.
24. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrkörper (24, 25) in der Symmetrieebene ihres Querschnittes
in zwei getrennte Hohlräume für die Zufuhr von Sekundärluft (5) und
erster Abgasrückführung (11) unterteilt sind.
25. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei den Zufuhrkörpern (24, 25) die Austrittsöffnungen (26) in der
Nähe der Basis des dreieckigen Querschnittes, also im hinteren
Bereich der Zufuhrkörper (24, 25), angeordnet sind.
26. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrkörper (24, 25) über die brennraumseitige
Begrenzungswand des Nachbrennraumes (13) hinaus in den
Brennraum (13) hinein vorstehen.
27. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Austrittsöffnungen (26) der Zuführkörper (24, 25) an den
hintersten, dem Nachbrennraum (13) nächstliegenden Enden,
angeordnet sind.
28. Heizungsvorrichtung nach Anspruch 27,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Frontteil (27) und der Boden (28) in ihrem relativen Abstand
zueinander verstellbar sind.
29. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Austrittsöffnungen (26) kanalartig ausgebildet sind und dadurch
dem aus dem Zufuhrkörper ausströmenden Gas eine
Ausströmrichtung aufzwingen.
30. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrkörper (24, 25) aus
- - einem V-förmigen Frontteil (27),
- - einem rückwärtigen, dem Nachbrennraum (13) zugewandten ersten Boden (28) mit etwa U-förmigem Querschnitt, dessen freie Schenkel (28a, 28b) etwa in Richtung der freien Enden des Frontteiles (27) verlaufen und
- - einem in Richtung des Nachbrennraumes (13) dahinter angeordneten zweiten, analogen Boden (28′) bestehen,
- - wobei gegenüber dem ersten, in der Mitte befindlichen Boden (28) der zweite Boden (28′) und/oder das Frontteil (27) in ihrem gegenseitigen Abstand variabel sind.
31. Heizungsvorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß
die freien Schenkel des Frontteiles, des ersten und des zweiten
Bodens, sich zum Ende hin aneinander annähern.
32. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrkörper (24, 25) aus einem V-förmigen, mit der Kante zum
Brennraum (2) hinweisenden, Frontteil (27) und einem
demgegenüber im Abstand dahinter, dem Nachbrennraum (13)
zugewandten, Rohr (48) besteht, wobei im Raum zwischen dem
Frontteil (27) und dem Rohr (48) einerseits und im Rohrquerschnitt
andererseits Sekundärluft bzw. Rauchgas der ersten
Rauchgasrückführung zugeführt werden können, indem das Rohr
(48) Austrittsöffnungen (26) in der Nähe des Abstandes des Rohres
(48) zum Frontteil (27) aufweist.
33. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
mit einem Primärabzug im Boden des Brennraumes,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrkörper (24, 25) aus einem dem Brennraum (2) mit seiner
Rundung zugewandten halben, insbesondere runden, Rohrprofil (49)
besteht und einem demgegenüber im Abstand angeordneten, im
wesentlichen U-förmigen Boden (28) auf der vom Brennraum (2)
abgewandten Seite.
34. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einzelteile der Zufuhrkörper (24, 25) in ihrem gegenseitigen
Abstand zueinander einzeln oder über eine Düsenanordnung
gemeinsam verstellbar sind.
35. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die freien Schenkel des vom Brennraum (2) am weitesten entfernten
Einzelteiles der Zufuhrkörper (24, 25) weiter in die Düse (40) der
Düsenanordnung (7) hinein vorstehen als die freien Schenkel der
anderen Teile der Zufuhrkörper (24, 25) und dabei einen gegenüber
der Durchströmungsrichtung der Düse (40) spitzen Winkel
einnehmen und dadurch als Prallblech wirken.
36. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrkörper (24, 25) aus hochtemperaturbeständigem
Stahlblech bestehen, wobei ein V-förmiges Frontteil (27) durch einen
rückwärtigen, dem Nachbrennraum (13) zugewandten, Boden (28)
seine freien Schenkel (28a, 28b) parallel und im Abstand zu den
freien Enden des Frontteiles (27) verlaufen.
37. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
durch die in Längsrichtung des Zufuhrkörpers nur partielle
Verbindung zwischen Frontteil (27) und Boden (28)
Austrittsöffnungen (26) geschaffen werden, die dadurch bereits im
wesentlichen in Strömungsrichtung verlaufen.
38. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Düsenanordnung (7) aus einer Vielzahl von im wesentlichen
senkrecht nebeneinander angeordneten Zufuhrkörpern (24, 25)
besteht, die in Strömungsrichtung der Düsenanordnung betrachtet in
einem Rahmen (29) angeordnet sind und diesen teilweise oder ganz
durchdringen, und der Rahmen (29) ein Massivkörper aus
gießfähigem, feuerfestem Material wie etwa feuerfestem Beton, SIC-
Keramik oder Schamotte besteht.
39. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Zuführung von Sekundärluft (5) einerseits und der ersten Abgasrückführung (11) andererseits von gegenüberliegenden Seiten (z. B. oben bzw. unten) des Rahmens (29) her erfolgt und die entsprechenden Versorgungsleitungen (24a, 24b) in oder auf den oberen bzw. unteren Seiten des Rahmens verlaufen und
- - die Zufuhrkörper (24) bzw. (25) mit ihren jeweiligen Versorgungsleitungen (24a) bzw. (25a) an ihrer einen Stirnseite dicht verbunden und an ihrer anderen Stirnseite dicht abgeschlossen sind.
40. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhrkörper (24, 25) auf ihrer mit der entsprechenden
Versorgungsleitung (24a) bzw. (25a) angeordneten Seite den
entsprechenden Schenkel des Rahmens (29) durch entsprechende
Durchlässe (32) vollständig durchdringen und am
gegenüberliegenden, freien Ende in entsprechenden,
sacklochartigen Vertiefungen (31), wobei im kalten Zustand ein
vergleichsweise großer Abstand zwischen dem freien Ende der
Zufuhrkörper (24, 25) und dem Ende der Vertiefung (31) besteht.
41. Heizungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens die im unteren Schenkel des Rahmens (29) befindlichen
Durchlässe (32) von den oben verschlossenen, und unten mit einer
Versorgungsleitung (24a) bzw. (25a) verbundenen Zufuhrkörper (24)
bzw. (25) einen außen über die Zufuhrkörper hinausragenden Kragen
(33) aufweisen, der den Abstand zu dem größeren Durchlaß (32)
bzw. der Vertiefung (31) abdeckt.
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