EP1340943A2 - Ofen für Festbrennstoffe - Google Patents

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EP1340943A2
EP1340943A2 EP03002816A EP03002816A EP1340943A2 EP 1340943 A2 EP1340943 A2 EP 1340943A2 EP 03002816 A EP03002816 A EP 03002816A EP 03002816 A EP03002816 A EP 03002816A EP 1340943 A2 EP1340943 A2 EP 1340943A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
furnace
air
openings
oven
chamber
Prior art date
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Granted
Application number
EP03002816A
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English (en)
French (fr)
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EP1340943B1 (de
EP1340943A3 (de
Inventor
Rolf Specht
Bodo Specht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stahl- und Apparatebau Specht oHG
Original Assignee
Stahl- und Apparatebau Specht oHG
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Publication date
Application filed by Stahl- und Apparatebau Specht oHG filed Critical Stahl- und Apparatebau Specht oHG
Publication of EP1340943A2 publication Critical patent/EP1340943A2/de
Publication of EP1340943A3 publication Critical patent/EP1340943A3/de
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Publication of EP1340943B1 publication Critical patent/EP1340943B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
    • F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
    • F24B5/04—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves the air or gas passing downwards through the bottom of the stove of fire grate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B1/00—Stoves or ranges
    • F24B1/02—Closed stoves
    • F24B1/026—Closed stoves with several combustion zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B5/00—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges
    • F24B5/02—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves
    • F24B5/021—Combustion-air or flue-gas circulation in or around stoves or ranges in or around stoves combustion-air circulation
    • F24B5/026—Supply of primary and secondary air for combustion

Definitions

  • the invention relates to a furnace for solid fuels, especially wood, according to the Preamble of claim 1.
  • FR 2 558 241 A1 describes an oven for solids with a generally box-shaped structure described.
  • a rectangular combustion chamber is located between two floor panels a funnel-shaped prechamber with a grate on top. It becomes primary air preheated, on the one hand, with secondary air coming from the front of the furnace flows down through an annular gap past the antechamber. on the other hand the supply air passes through openings in the upper base plate and above it Short pipes protruding upwards through the antechamber into the combustion chamber.
  • the structure includes a kettle with a lower inlet for cold water and an upper outlet for hot water.
  • a shaft on the back of the boiler is used for Extraction of the flue gas by a fan and as a heat exchanger.
  • both primary and secondary air are passed through adjacent ones Inlets fed into the furnace combustion chamber, each through a series of openings above the firing support, with a conical ring channel for the secondary air supply is provided.
  • a conical ring channel for the secondary air supply is provided.
  • a furnace of a similar type is described in DE 39 35 846 C2. Encloses its housing a combustion chamber and supply air and exhaust gas ducts that open near it form a countercurrent heat exchange system.
  • a base plate as a firing support is separated from the combustion chamber wall by a circumferential annular gap.
  • At least a secondary supply air duct extends over the entire underside of the base plate. The enables continuous fire with good use of the carbonization gases, which slowly pass the embers or reduction zone, while secondary air is fresh and preheated flows from below through the annular gap. That this with a side Afterburning chamber is connected to the flow, however, requires additional constructive effort and increased space requirements.
  • the moisture content of the fuel (mostly firewood) largely determines that Design of furnaces, because a lot of water evaporates at high humidity, heated and has to be transported away. The temperature in the firebox and the The residence time of the fuel gases becomes shorter, which in addition to poor burnout also reduces the time Efficiency and high emissions.
  • thermal decomposition and degassing of the fuel often form harmful Flue gases of high calorific value, which can condense in the chimney. Special attention therefore deserves the best possible oxidation of the pyrolysis products, which requires high temperature and an abundant supply of oxygen.
  • the object of the invention to use the simplest possible economic means a furnace with improved burning and flow conditions to create an increase in efficiency and cheapest Achieve exhaust gas values.
  • the optimization goal includes not only the nominal load, but all operating cases; also high burn time per furnace filling, with a large firebox to enable the loading of bulky logs.
  • a furnace for solid fuels, especially wood with a housing that a refractory-lined fuel storage and combustion chamber as well as the mouth opening near it Has supply air and exhaust gas ducts, with a disc or plate-shaped Firing support, the lower area of which is assigned secondary air openings and that at a central passage via an annular gap with a downstream one Afterburning and ash chamber is fluidly connected, the invention sees according to claim 1 before that openings for the supply of primary and secondary air between the Chambers are present and that an air supply ring channel in the lower area of the Combustion chamber encloses the firing support arranged centrally in it.
  • the ring channel which surrounds the furnace support in the middle of the furnace, optimally supplies air to the interior.
  • the ratio of primary to secondary air is structurally defined with a common supply and metering, namely by the position, number, shape and dimensions of the openings in question. The interaction of the primary and secondary air on the combustion carrier and in both combustion chambers ensures that there is even combustion.
  • the furnace front for the air supply, at least a slot and / or a series of spaced openings.
  • a common The supply air control flap is preferably located in the area of Front of the furnace; The control flap can also be easily accessed on one Sit side of the oven. Due to the adjustability of the primary air supply, why noisy Claim 5 at least two ring channel openings in circumferential intervals on one or each furnace side can be arranged to adapt to different ones Chimneys easily possible.
  • Claim 6 provides that the openings for secondary air as annular channel radial passages are formed, which are directed towards the central passage.
  • the radial passages are in the form of a hole or recess formed in the central region of at least two side boundaries of the combustion chamber.
  • the ring channel encloses a fireclay plate that the firing support supported above the central opening and is preferably in two parts for assembly and facilitate any exchange. Preferably lead into the narrow space between the fireclay board and the one below Raised floor the openings for secondary air, which the afterburner on flows shortly.
  • the furnace support has above the central passage a grate parallel to the floor, with an annular gap towards the raised floor followed.
  • a grate parallel to the floor, with an annular gap towards the raised floor followed.
  • the rust is preferred according to claim 11 with the central passage similar or identical in shape, so that there are particularly favorable flow conditions in both combustion chambers to adjust.
  • openings for minimum load supply air are available, e.g. nozzle-shaped radial passages, Bores with adjustable width and the like, which are close to the raised floor or directly flow into the ring channel.
  • This air supply which can be adjusted as required, is therefore independent from the control position of the air damper and ensures sufficient afterburning, if heating power is hardly needed in certain periods, the stove but should remain on standby.
  • the ring channel according to claim 13 in the furnace wall is integrated by being flush with a fireclay lining or similar in shape. This also contributes to the compact structure of the furnace.
  • An important feature of the invention according to claim 14 is that the Combustion chambers, the ring channel and the double floor towards the front of the furnace extend, preferably in a trapezoidal shape, which gives the stove a wide front that with pleasing design can be equipped. At the same time, the side surfaces follow back back so that e.g. a corner installation of the oven is facilitated. A bulge the furnace front improves its visual impression.
  • the exhaust channels arranged on the side walls of the furnace enclose at least partial areas of the ring channel, which turns out to be manufacturing technology proves favorable.
  • the supply air and exhaust gas ducts form a counterflow heat exchanger, which contributes to the maximum use of heating energy.
  • Raised access floor tertiary air can be supplied, in particular via throttle branches from Ring channel, so that the combustion is even more controllable.
  • the flue gas path is expediently reversible, for example by means of a manually operated flap in the stovepipe socket, which is horizontal or allows vertical sealing, but can also take intermediate positions.
  • claim 18 provides that the opening of the combustion chamber door automatically reverses the gas flow causes what is of great practical advantage for the furnace user is because even if operated incorrectly, no flue gas can escape into the environment.
  • FIG. 1 A preferred design of an oven 10 according to the invention can be seen in FIG. 1 general, with the oven front open to provide a simplified view of To win inside.
  • the one on feet 11 - preferably with a slight recline - standing furnace 10 has a housing 12, the (not designated) furnace walls and the furnace front is limited. It has an upper chamber 14 and a lower one Chamber 34 on, each equipped with a lockable door in a conventional manner are, namely an upper door 13 with a lens 15 and a lower door 43 with viewing window 45.
  • the housing 12 is closed off at the top by a cover plate 19, one (not designated) horizontal footprint for heating Vessels, e.g. for a kettle.
  • the housing 12 is on the inner walls in the usual way with refractory linings 35 provided (see FIGS. 2 and 5).
  • a stovepipe socket on the back 16, which can be manually operated, for example, by means of a lever (not shown)
  • Flap 18 is assigned (Fig. 2).
  • a flue gas steering plate 17 attached, which serves as a heat shield to protect the smoke tube.
  • connection to the rear exhaust ducts 40 or to the uppermost area of the Chamber 14 is separated from flap 18, which has its pivot axis at or near the back wall of the furnace has either sealed or at least partially released.
  • a sheet metal insert with a raised floor 20, which rests on mounting rails 26 and through Web 23 is diagonally stiffened (Fig. 3 and 4), divides the inner furnace volume, so that its upper part the filling space in the form of the fuel storage and combustion chamber 14 and its lower part forms the afterburning and ash chamber 34.
  • One from a fireclay board 22 and a grate 28 existing firing support is all around one Enclosed annular channel 21, which is supplied from the outside with primary and secondary air.
  • the fireclay plate 22 which can be divided to facilitate assembly, has one Central passage 24, over which the grate 28 supported by the bracket 27 is located. This connects to the central passage 24 with an annular gap 30, as in particular 2 and 4 can be seen.
  • the ring channel 21 has openings 44 in the upper region for the supply of primary air in the chamber 14.
  • the double floor 20, one in the middle with the central passage 24th has aligned passage 24a is axially through a narrow space from the the fireclay plate 22 above is separated. In the area of this gap the annular channel 21 has openings 48 for the supply of secondary air.
  • Fig. 1 provides a view from above into the two chambers 14, 34. Can be seen more clearly 3 and 3a, the lower area of the upper chamber 14 with the furnace, whose design and arrangement is shown in Fig. 4 and 4a, and can be seen furthermore the afterburning chamber 34, which holds a removable ash box 36 has slide rails 37. Both sides of the ash pan 36 are deflection surfaces 38 for the downward flowing flue gas present in the deflection space 46 is deflected to the side above a bottom-side fireclay plate 52 and reaches the stovepipe socket 16 through the exhaust gas ducts 40 (FIG. 2a). you notes that the exhaust channels 40 are arranged on both sides in the housing 12 and can be covered, for example, by curved and / or ribbed outer walls.
  • the combustion chamber 14 has fireclay liners 35, which face downwards Ring channel 21 connects. This is fed through a gap 41, which is preferred extends wide across the furnace front. In its upper region, the ring channel 21 has one Number of openings 44 in the form of bores or slots, before which after inside bevelled or inwardly curved folding surfaces can be arranged.
  • a control flap 42 on the furnace front which can be actuated by a lever 32 is (Fig. 2, 2a) to finely regulate the supply of primary air and secondary air. In particular by looking at the flow arrows in FIGS.
  • the stove 10 has Housing 12 with two chamotte-lined chambers 14, 34.
  • a supply air control flap 42 which is common to primary and secondary air and which can be operated by hand lever 32.
  • One assigned to her that spanned the entire front Gap 41 feeds an annular channel 21 which the upper combustion chamber 14 in the zone of Firing support 22, 28 encloses.
  • the ring channel 21 has in its upper area Openings 44 for primary air, for example at least two holes.
  • the disc-shaped Firing support has a fireclay plate 22 above a central passage 24 a grate 28, e.g. a perforated plate parallel to the floor, which with an annular gap 30 to the Raised floor 20 connects, the passage 24a preferably with the plate passage 24 is the same shape.
  • the ring channel 21 is preferably integrated into the furnace walls by directly connected to fireclay liners 35 flush.
  • Exhaust ducts arranged on the side 40 in the form of long flue gas flues enclose at least partial areas of the ring channel 21.
  • the side surfaces of the stove 10 can be aesthetically pleasing and e.g. can also be designed with ribs so that the remaining useful heat is as direct as possible to the surroundings leave.
  • Tertiary air can be supplied below the raised floor 20, e.g. about Throttle branches (not shown) from the ring channel 21.

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Abstract

Ein Kaminofen 10 hat frontseitig eine Zuluft-Regelklappe 42 für einen Front-Spalt 41 zu einem Primärluft-Ringkanal 21, der eine obere Brennkammer 14 beim zentralen Feuerungsträger 22, 28 umschließt. Nahe einem Doppelboden 20 oberhalb einer unteren Brennkammer 34 sind Öffnungen 48 für Sekundärluft vorhanden. Beide Kammern 14, 34 sowie der Ringkanal 21 und der Doppelboden 20 erweitern sich trapezartig zur Vorderseite des Ofens 10 hin. Durch Konzentration der Gasströmung auf enge Zentraldurchlässe 24, 24a im Bereich des Doppelbodens 20 zwischen den Brennkammern 14, 34 werden alle Pyrolyse-Bestandteile zwingend - jedoch ohne Ventilatoren - abwärts durch den heißen Kern hindurchgeführt, der nach oben von dem Holzvorrat wärmegedämmt und nach außen schamottisoliert ist. Der untere Brennraum 34 bildet mit moderaten Temperaturen einen Ausbrandbereich, der über die Sichtscheiben 15, 45 Energie nach vorn und zur Seite hin über die Abgaszüge 40 in den Aufstellungsraum abgibt. Die radiale Zufuhr von Sekundärluft zwischen den Kammern 14, 34 liefert über ausreichende Querschnitte stets genug Sauerstoff zur zusätzlichen Vermischung. Unterhalb des Doppelbodens 20 kann Tertiärluft zuführbar sein, z.B. über Drossel-Abzweigungen vom Ringkanal 21. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen für Festbrennstoffe, insbesondere Holz, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
In FR 2 558 241 A1 ist ein Ofen für Feststoffe mit allgemein kastenförmigem Aufbau beschrieben. Über einem rechteckigen Brennraum befindet sich zwischen zwei Bodenplatten eine trichterförmige, oben einen Rost aufweisende Vorkammer. Darin wird Primärluft vorgewärmt, die mit von der Ofen-Vorderseite kommender Sekundärluft einerseits durch einen Ringspalt an der Vorkammer vorbei nach unten zuströmt. Andererseits gelangt die Zuluft durch Öffnungen der oberen Bodenplatte und, über von ihr nach oben abstehende kurze Rohre, durch die Vorkammer hindurch in den Brennraum. Der Aufbau umfaßt einen Wasserkessel mit einem unteren Einlaß für Kaltwasser und einem oberen Auslaß für Warmwasser. Ein Schacht an der Kesselrückseite dient zur Absaugung des Rauchgases durch einen Lüfter und als Wärmetauscher.
Gemäß EP 0 124 945 A2 wird sowohl Primär- als auch Sekundärluft über benachbarte Einlässe dem Ofen-Brennraum zugeführt, und zwar durch je eine Reihe von Öffnungen oberhalb des Feuerungsträgers, wobei für die Sekundärluft-Zufuhr ein Konus-Ringkanal vorgesehen ist. Direkt neben dem als Brennerplatte ausgebildeten Feuerungsträger, von dem ein mittig angeordnetes Brennrohr nach unten absteht, sind weitere Öffnungen vorhanden, die Tertiärluft einbringen. Dieser Ofen scheint fertigungstechnisch anspruchsvoll und im Gebrauch nicht unproblematisch zu sein.
Ein Ofen vergleichbarer Art ist in DE 39 35 846 C2 beschrieben. Sein Gehäuse umschließt einen Brennraum sowie nahe diesem mündende Zuluft- und Abgaskanäle, die ein Gegenstrom-Wärmetauschsystem bilden. Eine Bodenplatte als Feuerungsträger ist von der Brennkammer-Wandung durch einen umlaufenden Ringspalt getrennt. Wenigstens ein Sekundär-Zuluftkanal reicht über die ganze Unterseite der Bodenplatte. Das ermöglicht kontinuierlichen Dauerbrand bei guter Ausnutzung der Schwelgase, welche die Glut- bzw. Reduktionszone langsam passieren, während Sekundärluft frisch und vorgeheizt von unten über den Ringspalt zuströmt. Daß dieser mit einer seitlichen Nachbrennkammer strömungsverbunden ist, erfordert jedoch konstruktiven Mehraufwand und erhöhten Platzbedarf.
In hohem Maße bestimmt der Feuchtegehalt des Brennstoffs (meist Brennholz) die Auslegung von Feuerungen, da bei hoher Feuchte viel Wasser verdampft, aufgeheizt und abtransportiert werden muß. Dabei sinkt die Temperatur im Feuerraum und die Verweilzeit der Brenngase wird kürzer, was außer schlechtem Ausbrand auch geringen Wirkungsgrad und hohe Emissionen nach sich zieht. In der Phase der Pyrolyse, d.h. der thermischen Spaltung und Entgasung des Brennmaterials, bilden sich oft schädliche Rauchgase von hohem Heizwert, die schon im Schornstein kondensieren können. Besondere Aufmerksamkeit verdient daher die bestmögliche Oxidation der Pyrolyseprodukte, die hohe Temperatur und reichliches Sauerstoffangebot voraussetzt.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, mit möglichst einfachen, wirtschaftlichen Mitteln einen Ofen mit verbesserten Brenn- und Strömungsverhältnissen zu schaffen, um eine Steigerung des Wirkungsgrades und günstigste Abgaswerte zu erreichen. Das Optimierungsziel umfaßt nicht nur die Nennlast, sondern alle Betriebsfälle; ferner hohe Brenndauer pro Ofenfüllung, wobei eine großer Feuerraum das Einlegen auch sperriger Holzscheite ermöglichen soll.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 18.
Bei einem Ofen für Festbrennstoffe, insbesondere Holz, mit einem Gehäuse, das eine schamottausgekleidete Brennstoffvorrats- und Brennkammer sowie nahe dieser mündende Zuluft- und Abgaskanäle aufweist, mit einem scheiben- oder plattenförmigen Feuerungsträger, dessen unterem Bereich Sekundärluft-Öffnungen zugeordnet sind und der an einem Zentraldurchlaß über einen Ringspalt mit einer nachgeordneten Nachbrenn- und Aschekammer strömungsverbunden ist, sieht die Erfindung laut Anspruch 1 vor, daß Öffnungen für die Zufuhr von Primär- und Sekundärluft zwischen den Kammern vorhanden sind und daß ein Luftzufuhr-Ringkanal im unteren Bereich der Brennkammer den darin zentral angeordneten Feuerungsträger umschließt.
Dieser Aufbau ermöglicht auf einfache Weise außerordentlich günstige Brennbedingungen. Auf etwa halber Höhe des Ofens führt der Ringkanal, der den Feuerungsträger in der Mitte des Ofens umgibt, ins Innere auf optimale Weise Luft zu. Das Verhältnis von Primär- zu Sekundärluft wird unter gemeinsamer Zufuhr und Dosierung konstruktiv definiert, und zwar durch Lage, Anzahl, Gestalt und Abmessungen der betreffenden Öffnungen. Am Feuerungsträger und in beiden Brennräumen sorgt das Zusammenwirken der Primär- und Sekundärluft dafür, daß ein gleichmäßiger Abbrand stattfindet. Beim Aufheizen führt ein Druckgradient die sich gut mit Luft mischenden Schwelgase durch die heiße Glut im oberen Brennraum hindurch nach unten, nämlich über den Zentraldurchlaß in die untere Kammer, wo in stetiger Flammzone eine homogene Oxidation und - dank der entstehenden Asche - zudem eine heterogene Katalyse stattfindet. Die Asche fällt in den Aschekasten und wird vom dort vorhandenen Abgas-Luft-Gemisch überstrichen, so daß noch brennbare Holzkohleanteile vollständig ausbrennen. Dadurch ergeben sich bei bestem Wirkungsgrad gleichzeitig niedrigste CO- und hohe CO2-Werte, während auch sehr wenig Asche anfällt. Ein herkömmlich z.T. notwendiger Aufwand einer Lambda-Sonde mit Mikroprozessor-Regelung erübrigt sich hier. Das Abgas, das eine Temperatur von z.B. höchstens 250 °C und einen CO-Gehalt von z.B. nur 0,05% hat, wird ohne zusätzlichen Lüfter, nämlich nur durch den atmosphärischen Zug des Kamins, aus dem Ascheraum seitlich abgesaugt. In den Ofenwandungen wärmt das Abgas zugleich die Zuluft vor, wodurch es sich selbst abkühlt. Dabei tragen die Seitenwände des Ofens vollflächig zur Nutzung von im Abgas noch enthaltener Wärme bei.
Laut Anspruch 2 sind im Bereich eines unterhalb des Feuerungsträgers befindlichen, mit einem Zentraldurchlaß versehenen Doppelbodens Öffnungen zur Zufuhr von Sekundärluft in die Nachbrennkammer vorhanden. Der kostengünstig herstellbare und leicht zu montierende Doppelboden trennt die beiden Brennkammern und unterstützt durch seine Anordnung zugleich die Verbrennung.
Gemäß Anspruch 3 ist an der Ofen-Frontseite für die Luftzufuhr ein Spalt, wenigstens ein Schlitz und/oder eine Reihe beabstandeter Öffnungen vorhanden. Eine gemeinsame Zuluft-Regelklappe befindet sich nach Anspruch 4 vorzugsweise im Bereich der Vorderfront des Ofens; bequem zugänglich kann die Regelklappe aber auch an einer Seite des Ofens sitzen. Durch die Einstellbarkeit der Primärluft-Zufuhr, wozu laut Anspruch 5 wenigstens zwei Ringkanal-Öffnungen in Umfangsabständen an einer oder jeder Ofenseite angeordnet sein können, ist eine Anpassung an unterschiedliche Schornsteine leicht möglich.
Anspruch 6 sieht vor, daß die Öffnungen für Sekundärluft als Ringkanal-Radialdurchlässe ausgebildet sind, die also auf den Zentraldurchlaß zu gerichtet sind. Im Einklang mit Anspruch 7 sind die Radialdurchlässe in Form je einer Bohrung oder Aussparung im Mittelbereich von wenigstens zwei Seitenbegrenzungen der Brennkammer ausgebildet. Man erkennt, daß sich die Sekundärluft-Zufuhr so auf wählbar geringe Luftmengen beschränken läßt. Selbst bei Minimallast bleiben die Emissionen deutlich unter den Norm-Grenzwerten, weil das Verhältnis der Minimalmengen von Primär- zu Sekundärluft durch die Luftstufung optimiert wird.
Laut Anspruch 8 umschließt der Ringkanal eine Schamott-Platte, die den Feuerungsträger oberhalb der Zentralöffnung abstützt und vorzugsweise zweiteilig ist, um Montage und eventuellen Austausch zu erleichtern. Bevorzugt münden nach Anspruch 9 in dem schmalen Raum zwischen der Schamott-Platte und dem darunter angeordneten Doppelboden die Öffnungen für Sekundärluft, welche der Nachbrennkammer auf sehr kurzem Wege zufließt.
Im Einklang mit Anspruch 10 weist der Feuerungsträger oberhalb des Zentraldurchlasses einen bodenparallelen Rost auf, an den zum Doppelboden hin ein Ringspalt anschließt. Auf diese Weise ist in überaus kompaktem Aufbau einerseits eine stabile Abstützung des Füllmaterials sowie der Glutzone und andererseits eine definierte Luftzufuhr in der Trennzone zwischen den Ofenkammern gewährleistet. Der Rost ist vorzugsweise gemäß Anspruch 11 mit dem Zentraldurchlaß formähnlich oder formgleich, so daß sich in beiden Brennkammern besonders günstige Strömungsvehältnisse einstellen.
Gemäß der Weiterbildung von Anspruch 12 sind namentlich an der Rückseite des Ofens Öffnungen für Minimallast-Zuluft vorhanden, z.B. düsenförmige Radialdurchlässe, Bohrungen mit einstellbarer Weite u.dgl., die nahe am Doppelboden oder direkt in den Ringkanal münden. Diese bedarfsweise nachregelbare Luftzufuhr ist mithin unabhängig von der Regelstellung der Luftklappe und sorgt für ausreichende Nachverbrennung, wenn in gewissen Perioden Heizleistung kaum gebraucht wird, der Ofen aber in Bereitschaft bleiben soll.
Thermodynamisch ist es günstig, wenn der Ringkanal laut Anspruch 13 in die Ofenwand integriert ist, indem er unmittelbar an eine Schamott-Auskleidung bündig oder formähnlich anschließt. Das trägt außerdem zum kompakten Aufbau des Ofens bei.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht gemäß Anspruch 14 darin, daß sich die Brennkammern, der Ringkanal und der Doppelboden zur Vorderseite des Ofens hin erweitern, bevorzugt in Trapezform, wodurch der Ofen eine breite Front erhält, die mit gefälligem Design ausgestattet werden kann. Zugleich treten die Seitenflächen nach hinten zurück, so daß z.B. eine Eck-Aufstellung des Ofens erleichtert wird. Eine Vorwölbung der Ofenfront verbessert seinen optischen Eindruck.
Nach Anspruch 15 können die an Seitenwänden des Ofens angeordneten Abgaskanäle zumindest Teilbereiche des Ringkanals umschließen, was sich als fertigungstechnisch günstig erweist. Außerdem bilden die Zuluft- und Abgaskanäle einen Gegenstrom-Wärmetauscher, der zur maximalen Nutzung der Heizenergie beiträgt.
Noch eine andere Ausgestaltung des Ofens gibt Anspruch 16 an, indem unterhalb des Doppelbodens Tertiärluft zuführbar ist, insbesondere über Drossel-Abzweigungen vom Ringkanal, so daß die Verbrennung noch besser steuerbar ist.
Zweckmäßig ist der Rauchgas-Weg laut Anspruch 17 umsteuerbar, beispielsweise mittels einer handbetätigbaren Klappe im Ofenrohrstutzen, die eine horizontale oder vertikale Abdichtung ermöglicht, aber auch Zwischenstellungen einnehmen kann. Anspruch 18 sieht vor, daß das Öffnen der Brennkammertür automatisch eine Umsteuerung der Gasführung bewirkt, was für die Ofenbenutzer von großem praktischem Vorteil ist, weil selbst bei einer Fehlbedienung kein Rauchgas in die Umgebung gelangt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematisierte Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Ofens mit geöffneten Türen,
Fig. 1a
eine Draufsicht auf den Ofen von Fig. 1,
Fig. 2
einen Seiten-Längsschnitt durch die Ofenmitte quer zur Rückseite,
Fig. 2a
einen Seiten-Längsschnitt entsprechend Fig. 2 mit schematisiert eingezeichneten Strömungsverläufen,
Fig. 3
eine Schräg-Einsicht von oben in den Feuerungsraum des Ofens von Fig. 1,
Fig. 3a
eine Schräg-Einsicht entsprechend Fig. 3 mit schematisiert eingezeichneten Strömungsverläufen,
Fig. 4
einen Teil-Längsschnitt durch die Ofenmitte parallel zur Rückseite,
Fig. 4a
einen Teil-Längsschnitt entsprechend Fig. 4 mit schematisiert eingezeichneten Strömungsverläufen und
Fig. 5
einen Längsschnitt entsprechend Fig. 4 über die ganze Ofenhöhe.
Man erkennt in Fig. 1 eine bevorzugte Bauform eines erfindungsgemäßen Ofens 10 allgemein, und zwar bei geöffneter Ofenfront, um einen vereinfachten Einblick in sein Inneres zu gewinnen. Der auf Füßen 11 - bevorzugt mit leichter Rückneigung - stehende Ofen 10 hat ein Gehäuse 12, das von (nicht bezeichneten) Ofenwandungen und der Ofenfront begrenzt wird. Er weist eine obere Kammer 14 und eine untere Kammer 34 auf, die jeweils mit einer in herkömmlicher Art verschließbaren Tür ausgestattet sind, nämlich einer oberen Tür 13 mit Sichtscheibe 15 und einer unteren Tür 43 mit Sichtscheibe 45. Oben wird das Gehäuse 12 durch eine Deckplatte 19 abgeschlossen, die eine (nicht bezeichnete) waagrechte Stellfläche für zu beheizende Gefäße haben kann, z.B. für einen Wasserkessel.
Das Gehäuse 12 ist an den Innenwänden in üblicher Art mit Schamott-Auskleidungen 35 versehen (vergl. Fig. 2 und 5). An der Rückseite befindet sich ein Ofenrohrstutzen 16, dem eine beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Hebels handbetätigbare Klappe 18 zugeordnet ist (Fig. 2). Im Oberteil der oberen Kammer 14 ist eine Rauchgas-Lenkplatte 17 angebracht, die als Hitzeschild zum Schutz des Rauchrohres dient.
Die Verbindung zu rückseitigen Abgaskanälen 40 oder zum obersten Bereich der Kammer 14 wird von der Klappe 18, die ihre Schwenkachse an oder nahe der Ofenrückwand hat, entweder abgedichtet oder zumindest teilweise freigegeben.
Ein Blecheinsatz mit einem Doppelboden 20, der auf Montageleisten 26 ruht und durch Stege 23 diagonal versteift ist (Fig. 3 und 4), unterteilt das innere Ofenvolumen, so daß sein oberer Teil den Füllraum in Form der Brennstoffvorrats- und Brennkammer 14 und sein unterer Teil die Nachbrenn- und Aschekammer 34 bildet. Ein aus einer Schamottplatte 22 und einem Rost 28 bestehender Feuerungsträger ist rundum von einem Ringkanal 21 umschlossen, der von außen mit Primär- und Sekundärluft versorgt wird.
Die Schamottplatte 22, die zur Erleichterung der Montage geteilt sein kann, hat einen Zentraldurchlaß 24, über dem sich der durch Haltewinkel 27 abgestützte Rost 28 befindet. Dieser schließt mit einem Ringspalt 30 an den Zentraldurchlaß 24 an, wie insbesondere aus Fig. 2 und 4 ersichtlich.
Der Ringkanal 21 hat im oberen Bereich Öffnungen 44 für die Zufuhr von Primärluft in die Kammer 14. Der Doppelboden 20, der mittig einen mit dem Zentraldurchlaß 24 fluchtenden Durchlaß 24a hat, ist axial durch einen schmalen Zwischenraum von der darüber befindlichen Schamott-Platte 22 getrennt. Im Bereich dieses Zwischenraums hat der Ringkanal 21 Öffnungen 48 für die Zufuhr von Sekundärluft.
Fig. 1 gewährt einen Einblick von oben in die beiden Kammern 14, 34. Deutlicher sieht man in Fig. 3 und 3a den unteren Bereich der oberen Kammer 14 mit dem Feuerungsraum, dessen Gestaltung und Anordnung in Fig. 4 und 4a dargestellt ist, und man sieht ferner die Nachbrennkammer 34, die zur Aufnahme eines entnehmbaren Aschekastens 36 Gleitschienen 37 aufweist. Beiderseits des Aschekastens 36 sind Umlenkflächen 38 für das nach unten strömende Rauchgas vorhanden, das in dem Umlenkraum 46 oberhalb einer bodenseitigen Schamottplatte 52 zur Seite umgelenkt wird und durch Abgaskanäle 40 nach oben in den Ofenrohrstutzen 16 gelangt (Fig. 2a). Man bemerkt, daß die Abgaskanäle 40 beiderseits im Gehäuse 12 angeordnet sind und beispielsweise durch gewölbte und/oder gerippte Außenwände abgedeckt sein können.
Die Brennkammer 14 hat Schamott-Auskleidungen 35, an die sich nach unten der Ringkanal 21 anschließt. Dieser wird durch einen Spalt 41 gespeist, der sich bevorzugt breit über die Ofenfront erstreckt. In seinem oberen Bereich hat der Ringkanal 21 eine Anzahl von Öffnungen 44 in Form von Bohrungen oder Schlitzen, vor denen nach innen schräg gerichtete oder einwärtsgewölbte Abkantflächen angeordnet sein können. An der Ofenfront befindet sich eine Regelklappe 42, die mit einem Hebel 32 betätigbar ist (Fig. 2, 2a), um die Zufuhr von Primärluft und Sekundärluft fein zu regulieren. Insbesondere durch Zusammenschau der Strömungspfeile in Fig. 2a und Fig. 4a wird deutlich, daß die Luft an der Regelklappe 42 ins Offen-Innere eintritt, wobei die Primärluft aus dem Ringkanal 21 durch die über den Umfang verteilten Schlitze oder Bohrungen 44 gleichmäßig zum Zentrum der Brennkammer 14 gelangt, wo die Schamottplatte 22 mit dem Zentraldurchlaß 24 und der Doppelboden 20 mit dem ebensogroßen, fluchtenden Zentraldurchlaß 24a versehen ist. Der im Abstand darüber befindliche Rost 28 mit seinen Ausnehmungen - bevorzugt Lochreihen oder Langlochbögen - bildet den Kernbereich des Feuerungsträgers, wo die Glut nach unten durchströmt wird.
Man erkennt, daß aus dem Ringkanal 21 zufließende Primärluft durch die Öffnungen 44 und das (nicht dargestellte) Brenngut hindurch bis an den Ringspalt 30 gelangt. Zugleich speist der Ringkanal 21 über Sekundärluft-Bohrungen 48 den schmalen Zwischenraum im Doppelboden 20, wodurch sich das Gemisch von Primärluft und Brenngasen in den Zentraldurchlässen 24, 24a mit der hinzutretenden Sekundärluft vereinigt. Im Nachbrennraum 34 findet daher eine intensive Verbrennung statt, so daß die an Leitflächen 38 seitlich nach außen geführten Abgase niedrigste CO- und hohe CO2-Werte aufweisen.
Dank der Verteilung der Primärluft über einen flächigen Anströmbereich, der sich an der Ofenfront über die volle Breite der Sichtscheiben 15, 45 (Fig. 2) erstreckt und durch Spülbohrungen 25 unmittelbar hinter diesen gespeist wird, schirmt ein weitgehend laminarer Luftstrom die Scheiben 15, 45 gegenüber den Rauchgasen des Feuers ab.
Wenn die obere Tür 13 geöffnet wird, werden die Strömungsverhältnisse grundlegend verändert. Es können keine Rauchgase austreten, da der Ofen aus dem Dauerbetrieb automatisch in den beim Anheizen gegebenen Betriebszustand übergeht. Die nach unten durch den Umlenkraum 46 geführten Rauchgase entweichen über die Abgaskanäle 40 nach oben durch den Stutzen 16 in den Schornstein, ohne daß irgendwelche Zwangsbelüftung gebraucht würde.
Besteht geringer Heizbedarf, soll also eine Glut nur glimmend in Bereitschaft gehalten werden, so wird die Zuluft an der Regelklappe 42 abgesperrt. Durch Öffnungen bzw. Radialdurchlässe 50 - die insbesondere an der Rückseite des Ofens 10 z.B. in Form von Düsen angeordnet sind - können aber geringe Sekundärluftmengen weiterhin einströmen, die den Minimallast-Betrieb aufrechterhalten. Die hierfür erforderliche Primärluft wird dem Ringkanal 21 an der Ofenvorderseite über die Scheibenspülöffnungen 25 und an der Ofenrückwand über Öffnungen 51 zugeführt, deren Durchlaßweite einstellbar ist.
Die Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. So können einwärts geneigte Abkantflächen vorhanden sein, die nicht nur die Zuluft umlenken, sondern auch etwaiges Kondensat nach innen bzw. unten ableiten. In bevorzugter Bauform hat der Kaminofen 10 ein Gehäuse 12 mit zwei schamottausgekleideten Kammern 14, 34. An der Ofenfront ist eine für Primär- und Sekundärluft gemeinsame Zuluft-Regelklappe 42 vorhanden, die per Handhebel 32 bedienbar ist. Ein ihr zugeordneter, über die ganze Front reichender Spalt 41 speist einen Ringkanal 21, der die obere Brennkammer 14 in der Zone des Feuerungsträgers 22, 28 umschließt. Der Ringkanal 21 hat in seinem oberen Bereich Öffnungen 44 für Primärluft, beispielsweise wenigstens zwei Bohrungen. Nahe dem Doppelboden 20 sind Öffnungen für Sekundärluft vorhanden, z.B. Bohrungen 48 oder Aussparungen im Mittelbereich von wenigstens zwei Seitenbegrenzungen der Brennkammer 14. Beide Kammern 14, 34 sowie der Ringkanal 21 und der Doppelboden 20 erweitern sich trapezartig zur Vorderseite des Ofens 10 hin. Der scheibenförmige Feuerungsträger hat oberhalb eines Zentraldurchlasses 24 einer Schamottplatte 22 einen Rost 28, z.B. eine bodenparallele Lochplatte, die mit einem Ringspalt 30 an den Doppelboden 20 anschließt, dessen Durchlaß 24a vorzugsweise mit dem Platten-Durchlaß 24 formgleich ist. Namentlich an der Rückseite des Ofens 10 sind Öffnungen für Minimallast-Zuluft vorhanden, z.B. Radialdüsen 50 und einstellbare Öffnungen 51. Der Ringkanal 21 ist bevorzugt in die Ofenwandungen integriert, indem er unmittelbar an Schamott-Auskleidungen 35 bündig anschließt. Seitlich angeordnete Abgaskanäle 40 in Form langer Rauchgaszüge umschließen zumindest Teilbereiche des Ringkanals 21. Die Seitenflächen des Kaminofens 10 können ästhetisch ansprechend und z.B. auch verrippt gestaltet sein, um restliche Nutzwärme möglichst direkt an die Umgebung abzugeben. Unterhalb des Doppelbodens 20 kann Tertiärluft zuführbar sein, z.B. über (nicht dargestellte) Drossel-Abzweigungen vom Ringkanal 21.
Wichtig ist, daß vor allem im Leistungsbetrieb erfindungsgemäß durch die Konzentration der Gasströmung auf die engen Zentraldurchlässe 24, 24a im Bereich des Doppelbodens 20 zwischen den Brennkammern 14, 34 alle Pyrolyse-Bestandteile zwingend - jedoch ohne Ventilatoren - durch den heißen Kern hindurch abwärtsgeführt werden, der nach oben durch den Holzvorrat wärmegedämmt und nach außen schamottisoliert ist. Der untere Brennraum 34 bildet mit moderaten Temperaturen einen Ausbrandbereich, von dem aus über die Sichtscheiben 15, 45 Energie nach vorn und zur Seite hin über die Abgaszüge 40 in den Aufstellungsraum abgegeben wird. Die radiale Zufuhr von Sekundärluft zwischen den beiden Kammern 14, 34 stellt über ausreichende Querschnitte stets genug Sauerstoff zur Verfügung und sorgt für einen zusätzlichen Mischeffekt.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste
10
Ofen
11
Füße
12
Gehäuse
13
obere Tür
14
Brennkammer
15
Sichtscheibe
16
Ofenrohrstutzen
17
Rauchgas-Lenkplatte
18
Klappe
19
Deckplatte
20
Doppelboden
21
Ringkanal
22
Schamottplatte(n)
23
Stege
24,24a
Zentraldurchlässe
25
Einlässe/Spülbohrungen
26
Montageleisten
27
Haltewinkel
28
Rost
30
Ringspalt
32
Hebel
34
Nachbrennraum
35
Schamott-Auskleidung
36
Aschekasten
37
Gleitschienen
38
Umlenkfläche(n)
39
Ascheleitfläche(n)
40
Abgaskanäle
41
Frontspalt
42
Regelklappe
43
untere Tür
44
Primärluft-Öffnungen
45
Sichtscheibe
46
Umlenkraum
48
Sekundärluft-Bohrungen
50
Düsen
51
einstellbare Öffnungen
52
Schamottplatte

Claims (18)

  1. Ofen für Festbrennstoffe, insbesondere Holz, mit einem Gehäuse (12), das eine schamottausgekleidete Brennstoffvorrats- und Brennkammer (14) sowie nahe dieser mündende Zuluft- und Abgaskanäle (21; 40) aufweist, mit einem scheibenoder plattenförmigen Feuerungsträger (22, 28), dessen unterem Bereich eine Sekundärluft-Zufuhr (48) zugeordnet ist und der an einem Zentraldurchlaß (24) über einen Ringspalt (30) mit einer nachgeordneten Nachbrenn- und Aschekammer (34) strömungsverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen (44, 48) für die Zufuhr von Primär- und Sekundärluft zwischen den Kammern (14, 34) vorhanden sind und daß ein Luftzufuhr-Ringkanal (21) den im unteren Bereich der Brennkammer (14) zentral angeordneten Feuerungsträger (22, 28) umschließt.
  2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich eines unterhalb des Feuerungsträgers (22, 28) befindlichen, mit einem Zentraldurchlaß (24a) versehenen Doppelbodens (20) Öffnungen (48) zur Zufuhr von Sekundärluft in die Nachbrennkammer (34) vorhanden sind.
  3. Ofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ofen-Frontseite ein Spalt (41), wenigstens ein Schlitz und/oder eine Reihe beabstandeter Öffnungen (25) vorhanden ist.
  4. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Zuluft-Regelklappe (42) vorzugsweise im Bereich der Ofen-Frontseite angeordnet ist.
  5. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder jeder Ofenseite in Umfangsabständen wenigstens zwei Ringkanal-Öffnungen (44) für Primärluft angeordnet sind.
  6. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (48) für Sekundärluft als Ringkanal-Radialdurchlässe ausgebildet sind.
  7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdurchlässe (48) in Form je einer Bohrung oder Aussparung im Mittelbereich von wenigstens zwei Seitenbegrenzungen der Brennkammer (14) ausgebildet sind.
  8. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (21) eine Schamott-Platte (22) umschließt, die den Feuerungsträger (22, 28) oberhalb des Zentraldurchlasses (24) abstützt.
  9. Ofen wenigstens nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (48) für Sekundärluft im axialen Zwischenraum zwischen der Schamott-Platte (22) und dem darunter angeordneten Doppelboden (20) münden.
  10. Ofen nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuerungsträger (22) oberhalb des Zentraldurchlasses (24) einen bodenparallelen Rost (28) aufweist, an welchen zum Doppelboden (20) hin ein Ringspalt (30) anschließt.
  11. Ofen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rost (28) mit dem Zentraldurchlaß (24) formähnlich oder formgleich ist.
  12. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere an der Rückseite des Ofens (10) Öffnungen für Minimallast-Zuluft vorhanden sind, beispielsweise düsenförmige Radialdurchlässe (50), Bohrungen (51) mit einstellbarer Weite u.dgl., die nahe am Doppelboden (20) oder direkt in den Ringkanal (21) münden.
  13. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (21) in die Ofenwandungen integriert ist, indem er unmittelbar an Schamott-Auskleidungen (35) bündig oder formgleich anschließt.
  14. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (14, 34), der Ringkanal (21) und der Doppelboden (20) sich zur Vorderseite des Ofens (10) hin erweitern, bevorzugt in Trapezform.
  15. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die an Ofen-Seitenwänden angeordneten Abgaskanäle (40) zumindest Teilbereiche des Ringkanals (21) umschließen.
  16. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Doppelbodens (20) Tertiärluft zuführbar ist, insbesondere über Drossel-Abzweigungen vom Ringkanal (21).
  17. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rauchgas-Weg umsteuerbar ist, beispielweise mittels einer Klappe (18) im Ofenrohrstutzen (16).
  18. Ofen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen der Brennkammertür (13) automatisch eine Umsteuerung der Gasführung bewirkt.
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