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BEREICH DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung, wie
beispielsweise eine Feuerungsanlage, eine Heizung oder dergleichen,
die alternativ mit wenigstens zwei verschiedenen Brennstoffen gespeist
werden kann, wie beispielsweise Pellets und Holz, bei der die Einleitung
von brandfördernder
Luft in eine Brennkammer nur aufgrund der natürlichen Ansaugkraft stattfindet.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
umfasst ein System zum Regulieren und Teilen des Stroms, um der
Brennkammer Luft in Mengen zuzuführen,
die für
verschiedene Verbrennungserfordernisse der unterschiedlichen Brennstoffe
und auch für die
unterschiedlichen Mengen von beschicktem Brennstoff geeignet sind.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Der
Stand der Technik umfasst Feuerungsanlagen oder Heizungen, die alternativ
und/oder gemeinsam mit zwei Arten von verschiedenen Brennstoffen
arbeiten, wie beispielsweise mit Pellets, d.h. gepresste Späne von Holzresten,
und mit Holz.
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Diese
Lösung
wird insbesondere geschätzt, da
es möglich
ist, die Speisung mit Pellets mit Hilfe von zeitlich festgelegten
Beschickungseinrichtungen zu automatisieren, wodurch die Betriebsautonomie der
Heizvorrichtung beträchtlich
erhöht
und der Bedarf an Interventionen durch den Benutzer verringert wird.
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Herkömmliche
Heizvorrichtungen umfassen eine Brennkammer, in der Einrichtungen
zur Aufnahme der beiden Brennstoffe angeordnet sind, die normalerweise
aus Kohlepfannen und/oder Stützgittern bestehen.
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Verbrennungsluft
wird der Brennkammer zugeführt,
um die Verbrennung in Gang zu bringen und aufrecht zu erhalten.
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Herkömmliche
Vorrichtungen verwenden zumindest ein Gebläse, das in einer regulierbaren
Art und Weise angesteuert und mit Energie versorgt wird, wobei das
Gebläse
zumindest betätigt
wird, wenn bei der Verbrennung Pellets verwendet werden. Pellets
benötigen
eine größere Menge
an Verbrennungsluft als Holz, und sie erfordern zudem eine Änderung
der Lufteinleitung entsprechend der Menge an beschickten Pellets,
die sich während
der Verbrennung normalerweise ändert.
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Die
Verwendung eines Gebläses
weist einen ersten Nachteil auf, der darin besteht, dass die für eine optimale
Verbrennung erforderliche brandfördernde
Luft im Falle eines plötzlichen
Energieausfalls plötzlich
nicht mehr bereitgestellt werden kann; dies führt dazu, dass ein Überschuss
an nicht verbrannten Partikeln ausgegeben wird, die schädlich für die Umwelt
sind. Zudem zieht das Vorhandensein des Gebläses einen Anstieg der Kosten
und des Verbrauches der Vorrichtung nach sich. Ferner kann die Regulierung
des Gebläses
ungenau und nicht ordnungsgemäß auf die
Beschickungsdynamik der Pellets abgestimmt sein.
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EP-A-985883
und EP-A-1 134 497 offenbaren Heizanwendungen, die mit zwei verschiedenen Arten
von Brennstoffen gespeist werden können.
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US-A-4,387,700
beschreibt einen Ofen mit einer automatischen Vorrichtung zum Reduzieren des
Stromes zu seiner Verbrennungskammer. Dieses Dokument zeigt die
Merkmale, die in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert sind.
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Diese
Dokumente offenbaren keine Heizvorrichtung, die dazu geeignet ist,
die Zufuhr der Luft, die zu der Verbrennungskammer geleitet wird,
entsprechend der Art des verwendeten Brennstoffs zu variieren.
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Der
vorliegende Anmelder hat diese Erfindung entwickelt und realisiert,
um die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und um weitere Vorteile
zu erzielen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung ist im Wesentlichen in dem Hauptanspruch dargelegt
und gekennzeichnet, während
die abhängigen
Ansprüche
weitere Eigenschaften der Erfindung beschreiben.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Heizvorrichtung, wie beispielsweise
eine Feuerungsanlage, eine Heizung oder dergleichen, derjenigen
Art zu schaffen, die mit wenigstens zwei Brennstoffen gespeist wird,
wie beispielsweise Pellets und Holz, bei der die brandfördernde
Luft allein aufgrund der natürlichen
Ansaugkraft einer Brennkammer zugeführt wird, wobei diese entsprechend
der Art des verwendeten Brennstoffs und der variierenden beschickten
Brennstoffmenge regulierbar ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe umfasst eine Heizvorrichtung der zuvor genannten
Art wenigstens eine Brennkammer, in der Einrichtungen zum Fördern und
Aufnehmen eines ersten und eines zweiten Brennstoffes angeordnet
sind.
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Gemäß einer
Ausprägung
der Erfindung umfasst Einrichtungen zum Regulieren und Teilen der Einleitung
von Verbrennungsluft, die mit wenigstens einer Einlassöffnung zusammenwirken;
die Mittel gestatten es, die Luft in regulierbaren Mengen der Brennkammer
allein aufgrund der natürlichen
Ansaugkraft zuzuführen.
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Die
Reguliereinrichtungen sind dazu geeignet, selektiv eine variable
und kontrollierte Menge der Verbrennungsluft dem ersten Brennstoff
oder dem zweiten Brennstoff zuzuführen. Die Reguliereinrichtung
umfasst eine Einrichtung zum Unterteilen des Stroms, die dazu geeignet
ist, selektiv in vorbestimmten Positionen angeordnet zu werden,
um die wenigstens eine Einlassöffnung
für die
Verbrennungsluft in der Brennkammer in einer variablen, jedoch abgestimmten
und gesteuerten Art und Weise zu schließen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird wenigstens eine Position der Stromteileinrichtung
verwendet, wenn ein erster Brennstoff vorhanden ist, und wenigstens
eine zweite Position, die sich von der ersten unterscheidet, verwendet
wird, wenn ein zweiter Brennstoff vorhanden ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die wenigstens eine Öffnung
eine erste und eine zweite Öffnung,
die an einer Vorderwand des Rahmens der Heizvorrichtung ausgebildet
sind und mit der Brennkammer kommunizieren, um selektiv die Luft
zum ersten Brennstoff und/oder zum zweiten Brennstoff zu fördern. Bei
dieser Ausführungsform umfasst
die Stromteileinrichtung einen bewegbaren Verschluss, der in einer
Vielzahl von vorbestimmten Positionen angeordnet werden kann, die
in Bezug auf die Einlassöffnungen
variabel sind, um die Zufuhr der brandfördernden Luft, die der Brennkammer
zugeführt
wird, zu variieren.
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Der
Verschluss ist mit einer manuellen Betätigungseinrichtung, wie beispielsweise
ein Hebel, ein Griff oder dergleichen verbunden, mit deren Hilfe
ein Benutzer den Verschluss von außen in eine vorbestimmte Position
bewegen kann.
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Die
Heizeinrichtung gemäß der Erfindung umfasst
auch eine Einrichtung zum automatischen Beschicken des ersten Brennstoffes
in die Aufnahmeeinrichtung.
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Gemäß der Erfindung
empfängt
eine Steuereinheit sich auf die Position der Teileinrichtung beziehende
Steuersignale und reguliert automatisch den Antrieb der automatischen
Beschickungseinrichtung gemäß der zugeführten Luftzufuhr.
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist es die Menge des zugeführten
Brennstoffs, der automatisch die Position der Stromteileinrichtung
reguliert.
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Gemäß einer
weiteren Variante umfasst die Vorrichtung eine Temperatursensoreinrichtung,
die relative Signale zur Steuereinheit senden kann, um die Stromteileinrichtung
entsprechend der beispielsweise in der Brennkammer und/oder in der
Abgasleitung erfassten Temperatur anzutreiben.
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Gemäß einer
weiteren Variante umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Analysieren
der Abgase, die relative Signale zu der Steuereinheit sendet, um
die Stromteileinrichtung entsprechend des höheren oder niedrigeren Gehaltes
unverbrannter Substanzen in dem Abgas anzutreiben.
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Gemäß einer
weiteren Variante umfasst die Vorrichtung eine optische Sensoreinrichtung,
die mit der Brennkammer verbunden und wenigstens in Richtung der
Flamme ausgerichtet ist. Die optische Sensoreinrichtung kann wenigstens
das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Flamme und eine oder
mehrere Eigenschaften der Flamme erfassen, wie beispielsweise ihre
Höhe, ihre
vorherrschende Farbe, ihre vorherrschende Kontur, die emittierte
Leuchtkraft oder dergleichen, und sie kann entsprechend dieser Erfassung
einige Eingangssignale zu der Steuereinheit senden. Die Steuereinheit ist
derart eingerichtet, dass die Stromteileinrichtung so angesteuert
wird, dass die Menge der Luft, die der Brennkammer zugeführt wird,
basierend auf der optischen Erfassung einiger Eigenschaften der
Flamme variiert wird; wenn beispielsweise die optische Einrichtung
erfasst, dass die Flamme kleiner als ein voreingestellter Wert ist,
oder dass ihre Leuchtkraft geringer als ein definierter Wert ist,
so wird die Steuereinheit die Stromteileinrichtung derart antreiben, dass
beispielsweise die Menge der Luft zur Brennkammer erhöht und die
ordnungsgemäßen Bedingungen
der Verbrennung der Flamme wiederhergestellt werden.
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Mit
der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist es möglich,
das Einleiten von Verbrennungsluft in eine Brennkammer sowohl entsprechend
der Art des verwendeten Brennstoffs als auch entsprechend der vorhandenen
Menge des Brennstoffes und auch die gewünschte Wärmemenge manuell von außen zu regulieren,
ohne ein regulierbares Fördergebläse zu verwenden.
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Ferner
kann die Regulierung des Stroms mit Hilfe eines angetriebenen Betätigungselementes
automatisiert und entsprechend mit der Menge des Brennstoffes, die
automatisch zugeführt
wird, und auch mit der erreichten Temperatur in Beziehung gesetzt
werden, ebenso mit der Zusammensetzung der Abgase und mit den Eigenschaften
der in der Brennkammer brennenden Flamme.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
sie im Falle eines plötzlichen
Stromausfalls sicherstellt, dass die Verbrennung aufrecht erhalten
wird, ohne dass gefährliche Emissionen
in der Umgebung erzeugt werden, das auf die Tatsache zurückzuführen ist,
dass die Vorrichtung mit einer natürlichen Ansaugkraft der brandfördernden
Luft stattfindet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Diese
und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der
nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform,
die als ein nicht einschränkendes
Beispiel dient, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich,
in denen:
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1 eine
Vorderansicht der Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2 eine
Querschnittansicht der Vorrichtung gemäß 1 ist;
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3 bis 7 die
verschiedenen Betriebspositionen zeigen, die eine Stromreguliereinrichtung der
in 1 gezeigten Vorrichtung einnehmen kann; und
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8 eine
Vorderansicht einer in den 3 bis 7 dargestellten
Stromreguliereinrichtung ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 wird eine
Heizvorrichtung gemäß der Erfindung durch
eine Heizeinrichtung 10 repräsentiert, die mit verschiedenartigen
Brennstoffen gespeist werden kann, nämlich mit Pellets 11 und
Holz (in den Zeichnungen nicht dargestellt), und die aus einem Rahmen mit
einer kastenartigen Struktur 12 ausgebildet ist, in dessen
Inneren eine Verbrennungskammer 14 vorgesehen ist.
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In
der oberen Zone der kastenartigen Struktur 12 ist ein Behälter 16 für die Pellets 11 angeordnet,
der mit einem programmierbaren Zuführelement verbunden ist, das
aus einer Schraube besteht und in den Zeichnungen nicht dargestellt
ist, wobei das Zuführelement
durch eine Motoruntersetzungseinheit 20 angetrieben wird
und mit einer Zeitgebereinheit 21 versehen ist. Mit Hilfe
der Schraube werden die Pellets 11 dem Behälter 16 entnommen
und über
eine Zuführleitung 18 einer
Kohlenpfanne 15 zugeführt, die
in der Brennkammer 14 angeordnet ist.
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Die
kastenartige Struktur 12 umfasst eine vordere Wand 19,
in deren unteren Zone Öffnungen 22 und 24 ausgebildet
sind, die mit der Außenseite und
mit der Brennkammer 14 kommunizieren; die Luft wird durch
die Öffnungen 22 und 24 für die Verbrennung
des Holzes und der Pellets 11 zugeführt.
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Die
Größe der ersten Öffnung 22 und
der zweiten Öffnung 24 ist
derart ausgelegt, dass ein optimierter Strom der Verbrennungsluft
entsprechend für
die Verbrennung von Holz oder Pellets 11 zugeführt werden
kann. Genauer gesagt weist die erste Öffnung 22 eine Größe auf,
die für
eine optimale Verbrennung von Holz ausgelegt ist, während die
zweite Öffnung 24,
die wie nachfolgend beschrieben, verschlossen werden kann, für eine optimale
Verbrennung von Pellets 11 ausgelegt ist.
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Die
Kohlenpfanne 15 umfasst Durchgangslöcher 15b an ihrer
Unterseite, so dass Luft hindurchströmen und Asche entfernt werden
kann. Die brandfördernde
Luft für
die Verbrennung von Pellets 11 sowie für die Verbrennung von Holz
wird dank der natürlichen
Ansaugkraft aufgrund des Unterdrucks zugeführt, der innerhalb der Brennkammer 14 erzeugt wird,
nachdem die Verbrennungsabgase durch eine Auslassleitung 17 abgelassen
wurden.
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Die
Heizeinrichtung 10 umfasst ferner eine Einrichtung zum
Teilen des Stroms der brandfördernden
Luft (3 bis 8), die aus einem Verschluss 30 ausgebildet
ist, der zusammenwirkend mit den beiden Öffnungen 22 und 24 gleitet.
Der Verschluss 30 ist mit einem Antriebshebel 26 verbunden,
der in einen vorderen Grill 29 eingesetzt und über einen Arm 27 mit
dem Verschluss 30 verbunden ist. In dem Verschluss 30 sind
auch ein erstes Fenster 31a und ein zweites Fenster 31b ausgebildet,
deren Größe entsprechend
der ersten Öffnung 22 und
der zweiten Öffnung 24 zugeordnet
ist. Der Verschluss 30 kann vor oder hinter den Einlassöffnungen 22 und 24 entlang
einem Paar von Führungen 32 (2 und 8)
gleiten, die einander gegenüber
entsprechend oberhalb und unterhalb der Öffnungen 22 und 24 angeordnet
sind.
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Der
Hebel 26 kann selektiv in eine Vielzahl von vorbestimmten
Positionen A, B, C, D und E bewegt werden, die jeweils einem anderen
verschlossenen Zustand der Öffnungen 22 und 24 entsprechen,
um die brandfördernde
Luft in verschiedenen Mengen zuzuführen. In diesem Fall kann die
Position des Antriebshebels 26 mit Hilfe eines Sen sors 41 erfasst
werden, der mit einer Reguliervorrichtung 40 verbunden
ist, die entsprechend der Förderung
von zugeführter
Luft den Antrieb der Zeitgebereinheit 21 der Motoruntersetzungseinheit 20 reguliert,
um automatisch die Geschwindigkeit und die Beschickungszeiten der
Pellets 11 in die Brennkammer 14 gemäß der zugeführten Luftmenge
zu variieren.
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Die
Heizvorrichtung gemäß der Erfindung funktioniert
wie folgt. In dem vorliegend dargestellten Beispiel gleitet der
Verschluss 30 vor den Einlassöffnungen 22 und 24,
wobei der Verschluss 30 ebenso gut hinter den besagten Öffnungen 22 und 24 gleiten kann.
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Wenn
sich der Hebel 26 in einer ersten Position A befindet,
ist der Verschluss 30 ganz nach rechts (3)
verschoben und verschließt
die zweite Öffnung 24 vollständig, während sich
das erste Fenster 31a und die erste Öffnung 22 überdecken,
so dass brandfördernde
Luft der Brennkammer 14 zugeführt werden kann. Diese Position
wird verwendet, wenn die Vorrichtung 10 hauptsächlich unter
Verwendung von Holz betrieben wird, und die Luft, die nur durch
die Öffnung 22 zugeführt wird,
entspricht derjenigen Menge, die für eine optimale Verbrennung
erforderlich ist.
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Indem
der Regulierhebel 26 ganz nach links in die Position B
bewegt wird, wie es in 4 gezeigt ist, verschließt der Verschluss 30 die
erste Öffnung 22,
während
das zweite Fenster 31b vollständig in Deckung mit der zweiten Öffnung 24 angeordnet
ist, um einen maximalen Strom von brandfördernder Luft in Richtung der
Kohlenpfanne 15 zu erzielen, in der die Pellets 11 angeordnet
sind. Diese Position, bei der die Zufuhr von Luft nur durch die
zweite Öffnung 24 erfolgt,
wird angesteuert, wenn die Vorrichtung 10 hauptsächlich mit
Pellets 11 betrieben wird.
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Der
Sensor 41 erfasst die Position B des Hebels 26,
die dem maximalen Strom von brandfördernder Luft entspricht, und
reguliert die Geschwindigkeit der Schraube, um die Kohlenpfanne 15 in
einer Menge mit Pellets 11 zu beschicken, die dem Luftstrom entspricht
und zu diesem proportional ist, um die Verbrennungsbedingungen zu
optimieren.
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Wenn
der Regulierhebel hingegen in den Zwischenpositionen C und D positioniert
wird, verschließt
der Verschluss 30 etwa ein Drittel (5) und zwei
Drittel (6) der zwei ten Öffnung 24,
so dass geringere Mengen von brandfördernder Luft der Kohlenpfanne 15 zugeführt werden.
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In Übereinstimmung
mit den Positionen C und D erfasst der Sensor 41 auch die
Position des Hebels 26 und übermittelt mit Hilfe der Vorrichtung 40 ein
Befehlssignal zur Regulierung der Geschwindigkeit der Schraube,
um eine Menge an Pellets 11 zu beschicken, die dem Luftstrom,
welcher der Brennkammer 14 zugeführt wird, entspricht, proportional
zu diesem ist.
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Wenn
der Verschluss 30 hingegen in die Position E bewegt wird,
sind beide Öffnungen 22 und 24 teilweise
offen. In dieser Position E wird die Heizeinrichtung 10 zur
gleichzeitigen Verbrennung von Holz und Pellets 11 reguliert.
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Die
Heizvorrichtung 10 umfasst in einer oberen Zone der Verbrennungskammer 14 eine
Mehrzahl von Löchern 51,
um einen Luftstrom zuzuführen, der
die so genannte sekundäre
Verbrennung der Substanzen bewirkt, die während der primären Verbrennung
nicht verbrannt wurden. Gemäß einer
Variante der Erfindung ist eine Tür 50 mit Hilfe eines
Gelenkarmes (vorliegend nicht gezeigt) direkt mit dem Hebel 26 verbunden,
um die Löcher 51 selektiv
zu verschließen.
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Wenn
sich der Regulierhebel 26 in der Position A oder E befindet,
was der Luftzufuhr für
die Verbrennung von Holz entspricht, wird die Tür 50 geöffnet, um
dem oberen Teil der Brennkammer 14 Luft zuzuführen und
eine sekundäre
Verbrennung zu erzielen. Wenn sich der Antriebshebel 26 hingegen
in eine der Positionen B, C oder D befindet, in denen die Verbrennung
zur Verbrennung von Pellets 11 reguliert wird, wird die
Tür 50 verschlossen,
um die Zirkulation von Luft in dem oberen Teil der Brennkammer 14 zu
verhindern und um die Zirkulation auf dem Niveau der Kohlenpfanne 15 zu
konzentrieren, wodurch die Nachverbrennung der Pellets 11 optimiert wird.
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Gemäß einer
vorliegend nicht dargestellten Variante kann die Vorrichtung beispielsweise
wenigstens einen Temperatursensor und/oder einen Sensor zum Analysieren
der Zusammensetzung der Abgase und/oder einen optischen Sensor zum
Erfassen wenigstens einer Eigenschaft der in der Brennkammer brennenden
Flamme aufweisen. Die zuvor genannten Sensoren sind mit einer Verarbeitungseinheit
verbunden, die dazu ge eignet ist, anhand der Signale, die von den
Sensoren übermittelt
werden, Informationen über
die Eigenschaft der Verbrennung zu erzielen und die Bewegung des
Verschlusses 30 automatisch anzutreiben, um entsprechend
die Menge der Luft, die der Brennkammer 14 zugeführt wird,
zu regulieren.