EP0224489A1 - Vorofenverbrennungsanlage zur verbrennung festen brenngutes mit hohem aschenanteil. - Google Patents

Vorofenverbrennungsanlage zur verbrennung festen brenngutes mit hohem aschenanteil.

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EP0224489A1
EP0224489A1 EP85904576A EP85904576A EP0224489A1 EP 0224489 A1 EP0224489 A1 EP 0224489A1 EP 85904576 A EP85904576 A EP 85904576A EP 85904576 A EP85904576 A EP 85904576A EP 0224489 A1 EP0224489 A1 EP 0224489A1
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EP
European Patent Office
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furnace
ring
grate
carburetor
carburetor ring
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EP85904576A
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EP0224489B1 (de
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Ernst Kainer
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Original Assignee
Individual
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Application granted granted Critical
Publication of EP0224489B1 publication Critical patent/EP0224489B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B90/00—Combustion methods not related to a particular type of apparatus
    • F23B90/04—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion
    • F23B90/06—Combustion methods not related to a particular type of apparatus including secondary combustion the primary combustion being a gasification or pyrolysis in a reductive atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B1/00—Combustion apparatus using only lump fuel
    • F23B1/30—Combustion apparatus using only lump fuel characterised by the form of combustion chamber
    • F23B1/36—Combustion apparatus using only lump fuel characterised by the form of combustion chamber shaft-type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H15/00—Cleaning arrangements for grates; Moving fuel along grates

Definitions

  • the invention relates to a furnace furnace for the combustion of solid combustible material with a high ash content, in particular of bark and wood chips, with a combustion chamber closed at the bottom by a grate, to which the combustible material is fed from above through a supply shaft, the combustion chamber being made of a jacket made of refractory material is surrounded, which is penetrated by a combustion channel connecting the combustion chamber with the downstream boiler, which has an opening for the supply of secondary air, and wherein in the jacket another opening, preferably closable by a control flap adjusted by the boiler, for the supply of primary air below the grate is provided.
  • a disadvantage of the known system is the fact that bridges frequently form in the storage chute and that the system can only be kept in operation for a short time, approximately one hour, after which the large amount of ash and pollutant content result tes of the kiln, especially wood bark, the entire system must be cleaned. This work is tedious and uncomfortable to perform, except that no heat is supplied to the central heating boiler during the cleaning period.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages described and to improve a furnace furnace of the type described in such a way that there are no bridges in the supply shaft and thus malfunctions of the combustion process, the efficiency or the utilization of the combustible components of the Firing good should be significantly improved.
  • the invention solves this problem in that a carburetor ring with a standing axis is arranged at a distance above the grate within the casing and above the combustion channel, which carburetor ring has a cover surface inclined towards its central opening, a screw leading to this opening and this carburetor ring is rotatable about its axis by a drive so that the screw conveys the material to be burned through the opening of the carburetor ring.
  • the firing material resting on the carburetor ring over a relatively large area is reliably taken to the rotary movement and conveyed into the combustion chamber by the screw, so that the firing material located above the carburetor ring in the supply shaft is loosened, bridges are destroyed and the firing material is reliably fed into the combustion chamber.
  • the firebox or its walls at the temperature required for the combustion process, which is particularly important for the combustion of problematic items to be burned, in particular wood bark.
  • an advantageous development of the invention is that the hollow shaft in the storage space with protruding projections, e.g. Spring tines is provided. These projections loosen the firing material in the supply shaft and help prevent bridging of the firing material.
  • protruding projections e.g. Spring tines
  • a preferred embodiment of the invention is that the carburetor ring can be raised and lowered to change its distance from the grate. In this way, the size of the firebox can be adjusted, which brings another control option for the system, in addition to controlling the primary and secondary air supply, in particular from the draft regulator of the boiler.
  • the above-mentioned height distribution of the carburetor ring can be carried out easily and with little energy expenditure by raising or lowering the hollow shaft.
  • the rotation of the carburetor ring can, however, also be used for another purpose: if, according to the invention, a grate cleaner is provided between the grate and the carburetor ring which rotates relative to the grate, residues can be stripped from the grate by this rotation, so that the grate needs to be cleaned less often.
  • the grate cleaner preferably has at least one rod sliding over the grate. The arrangement can be made so that the grate cleaner has vertical drive rods which are guided in longitudinally displaceable fashion in openings in the carburetor ring.
  • the grate can also be rotationally coupled to the carburetor ring, so that in normal operation the carburetor ring and grate rotate, while the grate cleaner stops. According to a simple embodiment, this can be achieved in that the grate carries vertical drive rods which are guided so as to be longitudinally displaceable in openings or circumferential grooves of the carburetor ring in order to enable the aforementioned height adjustment of the carburetor ring.
  • the worm extends in the lowest position of the carburetor ring by the stroke length of the carburetor ring into the hollow shaft.
  • effective worm threads are also available when the hollow shaft and thus the carburetor ring are raised.
  • the screw can be made in a simple manner from a metal strip twisted about its longitudinal axis, which only has to consist of a corresponding fire-resistant material.
  • FIG. 1 shows a vertical section through a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 is a section along the line II - II of Fig. 1.
  • Figs. 3 and 4 each show an embodiment variant in section similar to Fig. 1st
  • the pre-furnace combustion system 1 is connected upstream of a central heating boiler 2 and is controlled by the train controller 3 thereof in a manner described in more detail later.
  • the system 1 has a storage shaft 4 for receiving the combustible material to be burned, which can be formed in particular from wood bark, sawdust, wood chips, but also from household waste (also moist, but without ceramic or metallic components).
  • the combustible material can optionally also be mixed with coal dust.
  • the storage chute 4 is delimited by a housing 5 which widens in the manner of a funnel and is closed at the top by a cover wall 6. At the front there is an opening 8 which can be closed by a filling door 7 for loading the supply shaft 4.
  • the housing 5 continues downward into an annular casing 9 made of refractory material, for example refractory concrete, which encloses a combustion chamber 10 in which the Firing material is burned.
  • a combustion duct 11 passing through the casing 9 leads to the boiler 2, which combustion duct is also surrounded by a refractory casing 12 which is penetrated by an opening 13 for the supply of secondary air.
  • the opening 13 can be closed by a flap 14.
  • the combustion chamber 10 is closed off by a grate 15 which has circular openings for the ashes arranged around the axis of the combustion chamber 10 and which falls into an ash chamber 16 which is accessible through an opening 18 in the jacket 9 which can be closed by a cleaning door 17 .
  • a gasifier ring 19 is arranged within the circular shell 9 above the grate 15 at a distance therefrom, said carburetor ring 19 being concentric to the axis of the combustion chamber 10 and being rotatable about this axis.
  • the carburetor ring 19 is fastened by means of struts 20 to a hollow shaft 21 which extends upwards in the storage shaft 4 and is mounted in the top wall 6 so as to be longitudinally displaceable and rotatable.
  • This hollow shaft 21 is rotated by a geared motor 22 driven, which is periodically switched on and off by a timer 23, so that the hollow shaft 21 and with it the carburetor ring 19 rotate intermittently.
  • the hollow shaft 21 there is a rod 24 which is suspended with its upper end on an attachment 25 of the geared motor 22. This suspension will be described later in connection with FIG. 4.
  • the rod 24 carries a worm 26, the lower end of which can be fastened to the grate 15, in particular when the worm 26 is stationary.
  • the hollow shaft 21 is adjustable in height and adjustable in the set position by means of an adjusting mechanism (not shown) so that the height of the carburetor ring 19 in the jacket 9 and thus the height of the combustion chamber 10 below the carburetor ring 19 can be adjusted.
  • a grate cleaner 27 which has three rods 28 which slide over the grate 15 and which protrude in a star shape from a ring 29 surrounding the lower end of the screw 26.
  • the outer ends of these rods 28 carry upwardly projecting driver rods 30 which pass through openings 31 of the carburetor ring 19 and are guided in a longitudinally displaceable manner in these openings. In this way, when the carburetor ring 19 is rotated, the grate cleaner 27 is carried along for the rotary movement and scrubs the grate 15 free of impurities by means of the rods 28.
  • the primary air supply to the combustion chamber 10 takes place through the grate 15 from below, the air flowing through a channel 32 in the casing 9 and through the opening 18 to the ash chamber 16 or to the grate 15.
  • the upper end of the channel 32 can be closed by a flap 33.
  • the two flaps 14, 33 are controlled by the draft regulator 3 of the boiler 2 in such a way that, depending on the boiler temperature, the flap 14 controlling the secondary air supply is closed and the flap 33 controlling the primary air supply is opened or vice versa.
  • the corresponding control lines 34 are indicated schematically by dashed lines. Dss introduced through the filling opening 8 in the storage shaft 4 collects in the storage shaft 4 above the carburetor ring 19.
  • the jacket 9 and the carburetor ring 19, which is also made of refractory material, is heated to a relatively high temperature brought, which causes not only a predrying of the firing material located in the storage shaft 4, but also a degassing of at least the parts of the firing material resting on the gasifier ring 19.
  • An additional preheating of the fired material takes place by means of the metallic screw 26, which conducts the heat from the combustion chamber 10 into the storage shaft 4.
  • the gases developed here are torn into the combustion channel 11 by the train exerted by the chimney via the central heating boiler 2 through the combustion channel 11 and burn there.
  • the air required for combustion is supplied through the primary air duct 32 and / or through the secondary air duct formed by the opening 13.
  • the strength of the combustion in the combustion chamber 10 can be regulated on the one hand by the aforementioned air supply from the draft regulator 3 of the boiler 2, and on the other hand by adjusting the height of the carburetor ring 19 protruding projections in the form of spring tines 35 is moved at least intermittently, on the other hand one
  • the carburetor ring 19 which forms the firing material intermittently rotates about its vertical axis, so that the firing material slides into the combustion chamber 10 via the top surface 37 thereof which is inclined towards the central opening 36 of the gasifier ring 19.
  • the carburetor ring 19 is provided with a collar 38 extending downward from its opening 36, which holds the combustible material sliding into the combustion chamber 10 together.
  • This collar 38 can be formed by a piece of pipe.
  • the worm 26 can be formed in a simple manner by a twisted metal band, which at the Dre Hung of the carburetor ring 19 for the rotary movement entrained fuel pulls into the opening 36 of the carburetor ring 19.
  • the hollow shaft 21 can be designed with an enlarged diameter in its lowermost region, which receives this screw end.
  • the embodiment according to FIG. 3 differs from that according to FIGS. 1 and 2 essentially only in the design of the carburetor ring 19, the grate 15 and the grate cleaner 27.
  • the carburetor ring 19 consists of a hollow truncated cone, in particular of temperature-resistant metallic or ceramic material. This enlarges the combustion chamber 10 located under the carburetor ring 19 in the edge zones of the carburetor ring 19.
  • the grate 15 is drawn upwards in its edge regions, so that a trough-shaped depression results for the burning material in the middle.
  • the radial rods of the grate cleaner 27 are pulled up in the edge area, so that the grate 15 is cleaned over its entire top surface.
  • the system can be provided with an additional screw which conveys the firing material from a large storage container outside the housing 5 into the latter. Protection against burn-back can be provided by a sprinkler system known per se.
  • Another advantageous design variant consists of hanging the grate 15 on the screw 26, but otherwise arranging it vertically in the jacket 9. This results in the possibility of lowering the grate 15 by means of the screw 26, for example when there is a larger residue mass on the grate which cannot be brought through the grate openings. When the grate is lowered, this residue can be removed through the cleaning door 17.
  • the lowering of the grate also offers the possibility of causing an additional primary air supply above the grate 15.
  • the efficiency of the system according to the invention is considerably higher than that of the systems known to date. To on the stirring movement and the movement of the rust cleaner there is no consumption of external energy, so that the energy consumption is very low since it is sufficient to move the carburetor ring 19 or the rust cleaner 27 approximately every half hour for a few seconds.
  • the burn-up size can be changed by at least 75% between the minimum and the maximum, so that the system can be operated for hot water preparation even in summer.
  • the combustion channel 11 can be arranged over a further area with respect to the primary air opening 18. This allows the system to be better adapted to the prevailing circumstances. 4, the grate 15 rotates, whereas the grate cleaner 27 generally stands still.
  • the pot-shaped grate 15 is connected in a similar manner to the carburetor ring 19 by means of driving bars 30, as is shown in FIG. 1 for the grate cleaner 27.
  • the driving rods 30 slide longitudinally in vertical grooves 39 on the circumference of the carburetor ring 19 so that a height adjustment of the grate 15 in relation to the carburetor ring 19 is possible.
  • the grate 15 is hereby rotatably suspended from the central rod 24, the upper end of which is suspended from a housing 46 of the worm gear 47 by means of a friction clutch 64.
  • the rod 24 is fastened to a friction disc 40 which lies between two friction plates 41 which are pressed against one another by springs 42.
  • the springs 42 surround columns attached to the top wall of the housing 46, which at the same time secure the two friction plates 41 against rotation.
  • the grate cleaner 27 consists of a horizontal cross shaft 43 fastened to the rod 24, about which two flaps 44 can be pivoted, each of which carries at its lower end a horizontal grate cleaner rod 28 which sweeps over the openings 15 of the grate 15 which widen downwards. If a minor or temporary obstacle occurs, the rust cleaner flaps 44 can pivot about their horizontal transverse shaft 43 until the obstacle is removed again. In the case of a permanent obstacle, however, the transverse shaft 43 is taken along by the flaps 44 for rotary movement of the grate 15 as soon as the frictional resistance between the friction disk 40 and the two friction plates 41 pressing it in is overcome.
  • the friction plates 41 there is an adjusting nut 45 on the outside of the hollow shaft 21 on a threaded part of the hollow shaft 21, which can be supported on the housing 46 of a worm gear 47, via which the hollow shaft 21 is driven by the geared motor 22 to rotate.
  • a height adjustment of the hollow shaft 21 and of the carburetor ring 19 suspended on it by means of the struts 20 is thereby possible.
  • the struts 20 carry spring tines 35 pointing obliquely upwards into the storage shaft 4.
  • the storage shaft 4 is delimited by a sheet metal housing 5 which is seated within a clamping ring 48 which holds together a plurality of sectors of a ring 49 made of mineral material, for example stones.
  • Adjusting flap 54 is arranged, via which the ratio of the carbonization gases flowing into the secondary air channel 53 from the transverse channel 52 can be adjusted relative to the secondary air.
  • the secondary air duct 53 opens into the combustion duct 11.
  • a vertical smoldering gas channel 55 runs in the supply shaft 4 from the uppermost area of the supply shaft 4 to a horizontal channel 56 in the concrete jacket 9.
  • This channel 56 leads from an inlet opening 57 for fresh air to the combustion chamber 10 above the grate 15.
  • this channel 56 there is a warm shield plate 66.
  • a duct 53 branches off from the duct 56, through which the fresh air is fed to the ash chamber 16 while maintaining the grate 15, the fresh air being heated by the warm shield plate 66.
  • the fire chamber 10 is accessible through the channel 56.
  • the concrete jacket 9 is surrounded by an insulating jacket 59, which in turn is surrounded on the outside by a cavity 60.
  • This cavity 60 has an inlet opening 61 for fresh air and is connected to a recess 62 which is formed above the combustion channel 11 in the stone ring 49.
  • This recess 62 is connected to the combustion channel 11 via a vertical channel 63.
  • the flap 33 is provided, which is adjusted by the draft regulator 3 of the boiler. A similar regulation can be provided for the air inlet opening 61.
  • primary air can be supplied both to the area above the grate 15 and to the area maintaining the same, for example if a small opening (not shown) is provided in the heat shield plate 66. Since the lowest area of the carburetor ring 19 is close to the combustion chamber 10, the carburetor ring there is very hot, so that the combustible material is already igniting on it. The carburetor ring 19 becomes colder towards the top, but degasses the material. In the uppermost area of the carburetor ring 19 and in the area of the stone ring 49 there is one Drying of the firing material and possibly also degassing instead.
  • the embodiment according to FIG. 4 is particularly suitable for large systems because of the large cross section of the storage shaft 4.

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Description

Vorofenverbrennungsanläge zur Verbrennung festen Brenngutes mit hohem Aschenanteil
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorofenverbrennungsanläge zur Verbrennung festen Brenngutes mit hohem Aschenanteil, insbesondere von Rinde und Hackschnitzeln, mit einem unten durch einen Rost abgeschlossenen Feuerraum, dem das Brenngut von oben durch einen Vorratsschacht zugeführt wird, wobei der Feuerraum von einem Mantel aus feuerfestem Material umgeben ist, der von einem den Feuerraum mit dem nachgeschalteten Kessel verbindenden Brennkanal durchsetzt ist, der eine Öffnung für die Zufuhr von Sekundärluft hat, und wobei im Mantel eine weitere, vorzugsweise durch eine vom Kessel verstellte Regelklappe verschließbare, Öffnung für die Zufuhr von Primärluft unter den Rost vorgesehen ist.
Es ist bekannt, daß sich verschiedene Brennstoffe mit hohem Aschenanteil, insbesondere Holzrinde, Hackschnitzel aus Sägewerken und der Landwirtschaft, aber auch feuchter Hausmüll, in normalen Zentralheizungskesseln nicht verbrennen lassen, weil der Verbrennungsraum infolge der dauernden Kühlung durch das in seinem Mantel strömende Wärmeträgermedium (Wasser) nicht auf die für die Verbrennung derartigen Brenngutes nötige Temperatur gebracht werden kann. Für die Verbrennung solchen Brenngutes ist daher eine Vorofenverbrennungsanlage der eingangs geschilderten Art bekannt geworden, die mit ihrem Brennkanal an den Feuerraum des Zentralheizungskessels angeschlossen wird, der als Wärmetauscher dient. Nachteilig an der bekannten Anlage ist jedoch der Umstand, daß es häufig zu Brückenbildungen des Brenngutes im Vorratsschacht kommt und daß die Anlage nur kurze Zeit, etwa eine Stunde, in Betrieb gehalten werden kann, wonach infolge des großen Aschenanteiles und Schadstoffgehal tes des Brenngutes, insbesondere von Holzrinde, die gesamte Anlage geputzt werden muß. Diese Arbeit ist mühsam und unangenehm durchzuführen, abgesehen davon, daß während der Putzzeit dem Zentralheizungskessel keine Wärme zugeführt wird.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und eine Vorofenverbrennungsanläge der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß es nicht zu Brückenbildungen im Vorratsschacht und damit zu Störungen des Verbrennungsvorganges kommt, wobei auch der Wirkungsgrad bzw. die Ausnützung der brennbaren Bestandteile des Brenngutes wesentlich verbessert werden soll. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß innerhalb des Mantels und oberhalb des Brennkanals ein Vergaserring mit stehender Achse im Abstand oberhalb des Rostes angeordnet ist, welcher Vergaserring eine gegen seine mittige Öffnung geneigte Deckfläche hat, wobei zu dieser Öffnung eine Schnecke führt und wobei dieser Vergaserring um seine Achse durch einen Antrieb drehbar ist, so daß die Schnecke das Brenngut durch die Öffnung des Vergaserringes fördert. Durch diese Relativbewegung von Vergaserring und Schnecke wird das am Vergaserring über eine verhältnismäßig große Fläche aufruhende Brenngut verläßlich zur Drehbewegung mitgenommen und durch die Schnecke in den Feuerraum gefördert, so daß das oberhalb des Vergaserringes im Vorratsschacht befindliche Brenngut aufgelockert wird, Brückenbildungen zerstört werden und das Brenngut verläßlich dem Feuerraum zugeführt wird. Dadurch befindet sich im Feuerraum stets eine ausreichende Menge an Brenngut, um den Abbrand im gewünschten Maße aufrecht zu erhalten. Dadurch wird nicht nur vermieden, daß das Feuer im Feuerraum ausgeht, sondern es werden auch der Feuerraum bzw. seine Wände stets auf der für den Verbrennungsvorgang nötigen Temperatur gehalten, was gerade für die Verbrennung problematischenBrenngutes, insbesondere Holzrinde, von Wichtigkeit ist. Vorzugsweise führt die
Schnecke durch die Öffnung des Vergaserringes hindurch, wo durch auch Brückenbildungen im Vergaserring mit Sicherheit vermieden werden. Die Schnecke selbst kann ebenfalls zur Drehung angetrieben sein, jedoch ist es im Rahmen der Erfindung aus Gründen eines geringeren Aufwandes günstiger, wenn die Schnecke feststeht und an ihrem oberen Ende durch einen Stab gehalten ist, der innerhalb einer mit dem Vergaserring verbundenen Hohlwelle liegt, die mit dem Antrieb des Vergaserringes in Verbindung steht. Diese Anordnung ist konstruktiv besonders einfach und wirksam. Der die Schnecke haltende Stab und die Hohlwelle stützen sich gegenseitig ab. Eine periodische Drehung des Vergaserringes reicht im allgemeinen zur verläßlichen Versorgung des Feuerraumes mit Brenngut und zur Vermeidung einer Brückenbildung aus und spart Energie. Durch einen Getriebemotor läßt sich die günstigste Drehzahl für die Drehung des Vergaserringes leicht erzielen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Hohlwelle im Vorratsraum mit seitlich abstehenden Vorsprüngen, z.B. Federzinken, versehen ist. Diese Vorsprünge lockern das Brenngut im Vorratsschacht auf und tragen zur Vermeidung einer Brückenbildung des Brenngutes bei.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Vergaserring zur Veränderung seines Abstandes vom Rost heb- und senkbar ist. Auf diese Weise läßt sich die Größe des Feuerraumes verstellen, was für die Anlage eine weitere Steuermöglichkeit bringt, zusätzlich zur Steuerung der Primär- und Sekundärluftzufuhr, insbesondere vom Zugregler des Heizkessels aus. Die erwähnte Hδhenversteilung des Vergaserringes läßt sich durch Anheben bzw. Absenken der Hohlwelle problemlos und mit geringem Energieaufwand durchführen.
Die Drehung des Vergaserringes läßt sich aber auch noch für einen weiteren Zweck ausnützen: Wenn erfindungsgemäß zwischen Rost und Vergaserring ein Rostputzer vorgesehen ist, der sich relativ zum Rost dreht, so lassen sich durch diese Drehung Rückstände vom Rost abstreifen, so daß der Rost weniger oft gereinigt werden muß. Vorzugsweise weist hiebei der Rostputzer zumindest einen über den Rost gleitenden Stab auf. Die Anordnung kann hiebei so getroffen sein, daß der Rostputzer vertikale Mitnehmerstäbe hat, die in Öffnungen des Vergaserringes längsverschieblich geführt sind. Durch diese einfache Konstruktion wird stets eine verläßliche Mitnahme des Rostputzers bei Drehung des Vergaserringes geschaffen und dennoch die Höhenverstellung des Vergaserringes allzeit zugelassen. Es kann jedoch auch der Rost mit dem Vergaserring drehschlüssig gekuppelt sein, so daß also im Normalbetrieb sich Vergaserring und Rost drehen, der Rostputzer hingegen stillsteht. Gemäß einer einfachen Ausbildungsform läßt sich dies dadurch erzielen, daß der Rost vertikale Mitnehmerstäbe trägt, die in Öffnungen oder Umfangsnuten des Vergaserringes längsverschieblich geführt sind, um die erwähnte Höhenverstellung des Vergaserringes zu ermöglichen. Um zu erreichen, daß auch in der höchsten Stellung des Vergaserringes, also bei größtem Feuerraum, die Schnecke voll wirksam ist, erstreckt sich gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die Schnecke in der tiefsten Stellung des Vergaserringes um die Hublänge des Vergaserringes in die Hohlwelle hinein. Auf diese Weise stehen auch dann wirksame Schneckengänge zur Verfügung, wenn die Hohlwelle und damit der Vergaserring angehoben werden. Die Schnecke kann in einfacher Weise aus einem um seine Längsachse verwundenen Metallband bestehen, welches lediglich aus einem entsprechend feuerbeständigem Material bestehen muß.
Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes, die in der Zeichnung schematisch dargestellt sind. Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie II - II der Fig. 1. Die Fig. 3 und 4 zeigen je eine Ausführungsvariante im Schnitt ähnlich Fig. 1.
Die Vorofenverbrennungsanlage 1 nach den Fig. 1 und 2 ist einem Zentralheizungskessel 2 vorgeschaltet und wird vom Zugregler 3 desselben auf später noch näher beschriebene Weise gesteuert. Die Anlage 1 weist einen Vorratsschacht 4 zur Aufnahme des zu verbrennenden Brenngutes auf, das insbesondere von Holzrinde, Sägespänen, Hackschnitzeln, aber auch von Hausmüll (auch feucht, jedoch ohne keramische oder metallische Anteile) gebildet sein kann. Das Brenngut kann gegebenenfalls zusätzlich mit Kohlenstaub vermischt sein. Der Vorratsschacht 4 ist von einem sich nach oben trichterartig erweiternden Gehäuse 5 begrenzt, das oben durch eine Deckwand 6 abgeschlossen ist. An der Vorderseite befindet sich eine durch eine Fülltüre 7 verschließbare Öffnung 8 für die Beschickung des Vorratsschachtes 4. Das Gehäuse 5 setzt sich nach unten in einen kreisringförmigen Mantel 9 aus feuerfestem Material, z.B. Feuerfestbeton, fort, der einen Feuerraum 10 umschließt, in welchem das Brenngut verbrannt wird. Vom Feuerraum 10 führt ein den Mantel 9 durchsetzender Brennkanal 11 zum Kessel 2, welcher Brennkanal ebenfalls von einer feuerfesten Ummantelung 12 umgeben ist, die von einer Öffnung 13 für die Zufuhr von Sekundärluft durchsetzt ist. Die Öffnung 13 ist durch eine Klappe 14 verschließbar.
Nach unten ist der Feuerraum 10 durch einen Rost 15 abgeschlossen, der kreisbogenförmig um die Achse des Feuerraumes 10 herum angeordnete Durchtrittsöffnungen für die Asche aufweist, die in einen Aschenraum 16 fällt, der durch eine mittels einer Putztüre 17 verschließbare Öffnung 18 im Mantel 9 zugänglich ist.
Innerhalb des kreisrunden Mantels 9 ist oberhalb des Rostes 15 in Abstand von diesem ein Vergaserring 19 angeordnet, der konzentrisch zur Achse des Feuerraumes 10 ausgebildet und um diese Achse drehbar ist. Hiezu ist der Vergaserring 19 mittels Streben 20 an einer Hohlwelle 21 befestigt, die sich im Vorratsschacht 4 nach oben erstreckt und in der Deckwand 6 längsverschiebbar und drehbar gelagert ist. Diese Hohlwelle 21 wird von einem Getriebemotor 22 zur Drehung angetrieben, der von einer Schaltuhr 23 periodisch aus- und eingeschaltet wird, so daß sich die Hohlwelle 21 und mit ihr der Vergaserring 19 intermittierend drehen. Innerhalb der Hohlwelle 21 liegt eine Stange 24, die mit ihrem oberen Ende an einem Aufsatz 25 des Getriebemotors 22 aufgehängt ist. Diese Aufhängung wird im Zusammenhang mit Fig. 4 später näher beschrieben. An ihrem unteren Ende trägt die Stange 24 eine Schnecke 26, deren unteres Ende am Rost 15 befestigt sein kann, insbesondere dann, wenn die Schnecke 26 stillsteht. Die Hohlwelle 21 ist mittels eines nicht dargestellten Verstellgetriebes höhenverstellbar und in der eingestellten Lage verstellbar, so daß die Höhenlage des Vergaserringes 19 im Mantel 9 und damit die Höhe des unterhalb des Vergaserringes 19 liegenden Feuerraumes 10 eingestellt werden kann.
Oberhalb des Rostes 15 liegt auf diesem ein Rostputzer 27, der drei über den Rost 15 gleitende Stäbe 28 aufweist, die von einem das untere Ende der Schnecke 26 umgebenden Ring 29 sternförmig nach außen abstehen. Die äußeren Enden dieser Stäbe 28 tragen nach oben ragende Mitnehmerstäbe 30, die Öffnungen 31 des Vergaserringes 19 durchsetzen und in diesen Öffnungen längsverschieblich geführt sind. Auf diese Weise wird der Rostputzer 27 bei einer Drehung des Vergaserringes 19 zur Drehbewegung mitgenommen und scheuert mittels der .Stäbe 28 den Rost 15 von Verunreinigungen frei.
Die Primärluftzufuhr zum Feuerraum 10 erfolgt durch den Rost 15 von unten, wobei die Luft durch einen Kanal 32 im Mantel 9 und durch die Öffnung 18 zum Aschenraum 16 bzw. zum Rost 15 strömt. Das obere Ende des Kanales 32 ist durch eine Klappe 33 verschließbar. Die beiden Klappen 14, 33 werden vom Zugregler 3 des Kessels 2 derart gesteuert, daß in Abhängigkeit von der Kesseltemperatur die die Sekundärluftzufuhr steuernde Klappe 14 geschlossen und die die Primärluftzufuhr steuernde Klappe 33 geöffnet wird oder umgekehrt. Die entsprechenden Steuerleitungen 34 hiefür sind strichliert schematisch angedeutet. Dss durch die Füllöffnung 8 in den Vorratsschacht 4 eingebrachte Brenngut sammelt sich im Vorratsschacht 4 oberhalb des Vergaserringes 19. Durch die im Feuerraum 10 und im Brennkanal 11 entwickelte Wärme wird der Mantel 9 und der gleichfalls aus feuerfestem Material bestehende Vergaserring 19 auf eine verhältnismäßig hohe Temperatur gebracht, die nicht nur eine Vortrocknung des im Vorratsschacht 4 befindlichen Brenngutes bewirkt, sondern auch eine Entgasung zumindest der am Vergaserring 19 aufruhenden Brenngutpartien. Eine zusätzliche Vorwärmung des Brenngutes erfolgt durch die metallische Schnecke 26, welche die Wärme aus dem Feuerraum 10 in den Vorratsschacht 4 leitet. Die hiebei entwickelten Gase werden durch den vom Kamin über den Zentralheizungskessel 2 durch den Brennkanal 11 ausgeübten Zug in den Brennkanal 11 gerissen und verbrennen dort. Die zur Verbrennung nötige Luft wird durch den Primärluftkanal 32 und bzw. oder durch den von der Öffnung 13 gebildeten Sekundärluftkanal zugeführt. Die Stärke der Verbrennung im Feuerraum 10 läßt sich einerseits durch die erwähnte Luftzufuhr vom Zugregier 3 des Kessels 2 regeln, anderseits durch Höhenverstellung des Vergaserringes 19. Brückenbildungen des Brenngutes im Vorratsschacht 4 werden sicher dadurch vermieden, daß das Brenngut einerseits durch von der Hohlwelle 21 horizontal wegstehende Vorsprünge in Form von Federzinken 35 zumindest intermittierend bewegt wird, anderseits der eine
Auflagefläche für das Brenngut bildende Vergaserring 19 sich intermittierend um seine vertikale Achse dreht, so daß das Brenngut über die gegen die mittige Öffnung 36 des Vergaserringes 19 geneigte Deckfläche 37 desselben in den Feuerraum 10 rutscht. Um dort das Brenngut möglichst gehäuft beisammen zu halten, ist der Vergaserring 19 mit einem von seiner Öffnung 36 nach unten ausgehenden Kragen 38 versehen, der das in den Feuerraum 10 rutschende Brenngut zusammenhält. Dieser Kragen 38 kann von einem Rohrstück gebildet sein. Die Schnecke 26 läßt sich in einfacher Weise durch ein verwundenes Metallband ausbilden, welches das bei der Dre hung des Vergaserringes 19 zur Drehbewegung mitgenommene Brenngut in die Öffnung 36 des Vergaserringes 19 zieht. Um das obere Ende der Schnecke 26 besser aufnehmen zu können, kann die Hohlwelle 21 in ihrem untersten, dieses Schneckenende aufnehmenden Bereich mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet sein.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von jener nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur in der Ausbildung des Vergaserringes 19, des Rostes 15 und des Rostputzers 27. Der Vergaserring 19 besteht gemäß Fig. 3 aus einem Hohlkegelstumpf, insbesondere aus temperaturfestem metallischen oder keramischen Material. Dies vergrößert den unter dem Vergaserring 19 liegenden Feuerraum 10 in den Randzonen des Vergaserringes 19. In ähnlicher Weise ist der Rost 15 in seinen Randbereichen nach oben hochgezogen, so daß sich in der Mitte eine muldenförmige Vertiefung für das brennende Gut ergibt. Dementsprechend sind auch die radialen Stäbe des Rostputzers 27 im Randbereich hochgezogen, so daß der Rost 15 über seine gesamte Deckfläche geputzt wird. Die Anlage kann mit einer zusätzlichen Schnecke versehen sein, die das Brenngut von einem großen Vorratsbehälter außerhalb des Gehäuses 5 in dieses hineinfördert. Eine Absicherung gegen Rückbrand kann durch eine an sich bekannte Sprinkleranlage erfolgen. Eine weitere vorteilhafte Konstruktionsvariante besteht darin, den Rost 15 an der Schnecke 26 aufzuhängen, im übrigen aber höhenbeweglich im Mantel 9 anzuordnen. Dadurch ergibt .sich die Möglichkeit, den Rost 15 mittels der Schnecke 26 abzusenken, z.B. dann, wenn auf dem Rost eine größere Rückstandsmasse liegt, die durch die Rostöffnungen nicht hindurchzubringen ist. Bei abgesenktem Rost kann dieser Rückstand durch die Putztüre 17 entnommen werden. Die Absenkung des Rostes bietet auch die Möglichkeit, eine zusätzliche Primärluftzufuhr oberhalb des Rostes 15 zu bewirken. Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Anlage ist gegenüber den bisher bekannten Anlagen wesentlich höher. Bis auf die Umrührbewegung und die Bewegung des Rostputzers entsteht kein Verbrauch an fremder Energie, so daß der Energieverbrauch sehr gering ist, da es genügt, den Vergaserring 19 bzw. den Rostputzer 27 etwa alle halbe Stunden für einige Sekunden zu bewegen.
Es bereitet auch keine Schwierigkeiten, die Anlage für verschiedenen Wärmebedarf, etwa 10.000 und 100.000 Wärmeeinheiten, auszulegen, wobei der Kaminzug ausreichend ist und daher keine zusätzlichen Maßnahmen zur Erzielung des Zuges nötig sind.
Vorteilhaft ist auch, daß sich die Abbrandgröße zwischen dem Minimum und dem Maximum zumindest um 75% verändern läßt, so daß die Anlage sogar im Sommer zur Heißwasserbereitung betrieben werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Brennkanal 11 über einen weiteren Bereich beliebig in Bezug auf die Primärluftöffnung 18 angeordnet werden kann. Dadurch läßt sich die Anlage besser an die jeweils vorliegenden Gegebenheiten anpassen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 dreht sich der Rost 15, wogegen der Rostputzer 27 im allgemeinen still steht. Hiezu ist der topfartig ausgebildete Rost 15 in ähnlicher Weise mittels Mitnahmestäben 30 mit dem Vergaserring 19 drehschlüssig verbunden, wie dies in Fig. 1 für den Rostputzer 27 dargestellt ist. Die Mitnahmestäbe 30 gleiten hiebei längsverschieblich in vertikalen Nuten 39 am Umfang des Vergaserringes 19, so daß eine Höhenverstellung des Rostes 15 in Bezug auf den Vergaserring 19 möglich ist. Der Rost 15 ist hiebei an der zentralen Stange 24 drehbar aufgehängt, deren oberes Ende mittels einer Reibungskupplung 64 oben an einem Gehäuse 46 des Schneckengetriebes 47 aufgehängt ist. Hiezu ist die Stange 24 an einer Reibscheibe 40 befestigt, die zwischen zwei Reibplatten 41 liegt, die durch Federn 42 gegeneinandergedrückt sind. Die Federn 42 umgeben an der Deckwand des Gehäuses 46 angebrachte Säulen, welche zugleich die beiden Reibplatten 41 gegen Verdrehung sichern. Dadurch wird die Reibscheibe 40 im Normalbetrieb so gebremst, daß sich die Stange 24 nicht dreht und somit der an ihr befestigte Rostputzer 27 still steht. Der Rostputzer 27 besteht hiebei aus einer an der Stange 24 befestigten horizontalen Querwelle 43, um welche zwei Klappen 44 schwenkbar sind, deren jede an ihrem unteren Ende einen horizontalen Rostputzerstab 28 trägt, der über die sich nach unten erweiternden Öffnungen des Rostes 15 streicht. Tritt ein geringfügiges oder zeitlich begrenztes Hindernis auf, so können sich die Rostputzerklappen 44 um ihre horizontale Querwelle 43 verschwenken, bis das Hindernis wieder beseitigt ist. Bei einem dauernden Hindernis wird jedoch die Querwelle 43 über die Klappen 44 zur Drehbewegung vom Rost 15 mitgenommen, sobald der Reibungswiderstand zwischen der Reibscheibe 40 und den beiden sie einpressenden Reibplatten 41 überwunden ist.
Unterhalb der Reibplatten 41 sitzt außen an der Hohlwelle 21 eine Stellmutter 45 an einem Gewindeteil der Hohlwelle 21, welche sich am Gehäuse 46 eines Schneckengetriebes 47 abstützen kann, über v/elches die Hohlwelle 21 vom Getriebemotor 22 aus zur Drehbewegung angetrieben wird. Dadurch ist eine Höhenverstellung der Hohlwelle 21 und des an ihr mittels der Streben 20 aufgehängten Vergaserringes 19 möglich. Die Streben 20 tragen bei dieser Ausführungsform schräg nach oben in den Vorratsschacht 4 weisende Federzinken 35. Der Vorratsschacht 4 ist von einem Blechgehäuse 5 begrenzt, das innerhalb eines Klemmringes 48 sitzt, welcher mehrere Sektoren eines Ringes 49 aus mineralischem Material, z.B. Steine, zusammenhält, welcher den oberen Teil des Vergaserringes 19 umgibt und mit seiner schräg nach innen abfallenden Deckfläche 50 einen Bereich der Schwelgaserzeugung begrenzt. Dieser Bereich reicht bis zur Deckwand 6 des Vorratsschachtes 4, in v/elcher eine Öffnung 51 vorgesehen ist, an die ein Querkanal 52 anschließt, der zu einem nach oben offenen Sekundärluftkanal 53 führt. An der Einmündungsstelle des Querkanales 52 in den Sekundärluftkanal 53 ist eine Stellklappe 54 angeordnet, über welche das Verhältnis der in den Sekundärluftkanal 53 aus dem Querkanal 52 einströmenden Schwelgase relativ zur Sekundärluft eingestellt werden kann. Der Sekundärluftkanal 53 mündet in den Brennkanal 11.
Weiters verläuft im Vorratsschacht 4 ein vertikaler Schwelgaskanal 55 vom obersten Bereich des Vorratsschachtes 4 bis in einen horizontalen Kanal 56 im aus Beton bestehenden Mantel 9. Dieser Kanal 56 führt von einer EintrittsÖffnung 57 für Frischluft zum Feuerraum 10 oberhalb des Rostes 15. In diesem Kanal 56 liegt eine Warmeschirmplatte 66. Vom Kanal 56 zweigt ein Kanal 53 ab, durch welchen die Frischluft dem Aschenraum 16 unterhalt des Rostes 15 zugeführt wird, wobei die Frischluft von der Wärmeschirmplatte 66 erwärmt wird. Durch den Kanal 56 ist der Feuerräum 10 zugänglich.
Der Betonmantel 9 ist von einem Isoliermantel 59 umgeben, welcher seinerseits außen von einem Hohlraum 60 umgeben ist. Dieser Hohlraum 60 hat eine Eintrittsöffnung 61 für Frischluft und steht mit einer Ausnehmung 62 in Verbindung, welche oberhalb des Brennkanales 11 im Steinring 49 gebildet ist. Diese Ausnehmung 62 ist über einen vertikalen Kanal 63 mit dem Brennkanal 11 in Verbindung.
An der Öffnung 57 ist die Klappe 33 vorgesehen, die vom Zugregler 3 des Kessels verstellt wird. Eine ähnliche Regelung kann für die Lufteintrittsöffnung 61 vorgesehen sein.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 kann Primärluft sowohl zum Bereich oberhalb des Rostes 15, als auch zum Bereich unterhalt desselben zugeführt werden, z.B. wenn in der Wärmeschirmplatte 66 eine nicht dargestellte kleine Öffnung vorgesehen ist. Da der unterste Bereich des Vergaserringes 19 nahe dem Feuerraum 10 liegt, ist dort der Vergaserring sehr heiß, so daß sich an ihm das Brenngut bereits entzündet. Nach oben hin wird der Vergaserring 19 kälter, entgast jedoch des Material. Im obersten Bereich des Vergaserringes 19 und im Bereich des Steinringes 49 findet eine Trocknung des Brenngutes sowie gegebenonfalls ebenfalls eine Entgasung statt.
Die Ausführungsform nach Fig. 4 eignet sich wegen des großen Querschnittes des Vorratsschachtes 4 insbesondere für große Anlagen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e :
1. Vorofenverbrennungsanlage zur Verbrennung festen Brenngutes mit hohem Aschenanteil, insbesondere von Rinde und Hackschnitzeln, mit einem unten durch einen Rost abgeschlossenen Feuerraum, dem das Brenngut von oben durch einen Vorratsschacht zugeführt wird, wobei der Feuerraum von einem Mantel aus feuerfestem Material umgeben ist, der von einem den Feuerraum mit dem nachgeschalteten Kessel verbindenden Brennkanal durchsetzt ist, der eine Öffnung für die Zufuhr von Sekundärluft hat, und wobei im Mantel eine weitere, vorzugsweise durch eine vom Kessel verstellte Regelklappe verschließbare, Öffnung für die Zufuhr von Primärluft unter dem Rost vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Mantels (9) und oberhalb des Brennkanals (11) ein Vergaserring (19) mit stehender Achse im Abstand oberhalb des Rostes (15) angeordnet ist, welcher Vergaserring (19) eine gegen seine mittige Öffnung (36) geneigte Deckfläche (37) hat; wobei zu dieser Öffnung (36) eine Schnecke (26) führt und wobei dieser Vergaserring (19) um seine Achse durch einen Antrieb drehbar ist, so daß die
Schnecke (26) das Brenngut durch die Öffnung (36) des Vergaserringes (19) fördert.
2. Vorofenverbrennungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (26) durch die Öffnung (36) des Vergaserringes (19) hindurchführt.
3. Vorofenverbrennungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (26) feststeht und an ihrem oberen Ende durch eine Stange (24) gehalten ist, die innerhalb einer mit dem Vergaserring (19) verbundenen Hohlwelle (21) liegt, die mit dem Antrieb in Verbindung steht.
4. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für den Vergaserring(19) einen Getriebemotor (22) hat, der den Vergaserring (19) periodisch dreht.
5. Vorofenverbrennungsanlage nach Anspruch 3 oder 4, da durch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (21) im Vorratsschacht (4) mit seitlich abstehenden Vorsprüngen, z.B. Federzinken (35) versehen ist.
6. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaserring (19) zur Veränderung seines Abstandes vom Rost (15) heb- und senkbar ist.
7. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rost (15) und Vergaserring (19) ein Rostputzer (27) vorgesehen ist.
8. Vorofenverbrennungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rostputzer (27) zumindest einen über den Rost (15) gleitenden Stab (28) aufweist.
9. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (26) aus einem verwundenen Metallband besteht.
10.Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (15) an der Schnecke (26) aufgehängt ist und mit dieser heb- und senkbar ist.
11. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rostputzer (27) vertikale Mitnehmerstäbe (30) hat, die in Öffnungen (31) des Vergaserringes (19) längsverschieblich geführt sind.
12. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schnecke (26) in der tiefsten Stellung des Vergaserringes (19) um die Hublänge des Vergaserringes (19) in die Hohlwelle (21) hinein erstreckt.
13. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaserring (19) von einem Schamottering mit dreickeckfömnigem Querschnitt gebildet ist, an den unten ein von der Öffnung (36) des Vergaserringes (19) nach unten weisender, vorzugsweise von einem Rohrstück gebildeter,. Kragen (38) angesetztist (Fig.1,2).
14. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (15) mit dem Vergaserring (19) drehschlüssig gekuppelt ist.
15. Vorofenverbrennungsanläge nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (15) vertikale Mitnehmerstäbe (30) trägt, die in Öffnungen oder Umfangsnuten (39) des Vergaserringes (19) längsverschieblich geführt sind.
16. Vorofenverbrennungsanläge nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rostputzer (27) an der Schnecke (26) oder deren Stange (24) befestigt ist.
17. Vorofenverbrennungsanlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (24) an ihrem oberen Ende mittels einer Reibungskupplung (64) gehalten ist.
18. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergaserring (19) von einem Ring (49) aus mineralischem Material umgeben ist, der eine zum Vergaserring (19) geneigte Deckfläche (50) hat.
19. Vorofenverbrennungsanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (49) aus zumindest zwei
Sektoren (65) besteht, die durch einen metallischen Klemmring (48) zusammengehalten sind.
20. Vorofenverbrennungsanlage nach einem der Ansprüche
1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß vom Vorratsschacht (4), vorzugsweise von seinem obersten Abschnitt, zumindest ein Kanal (53, 55). für Schwelgase zu einem zum Feuerraum(10) fülirenden
Kanal (56) und bzw. oder zum Brennkanal (11) führt.
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