EP1431660A1 - Absperrvorrichtung für einen Abgasweg in einer Abgasanlage einer Feuerstätte - Google Patents

Absperrvorrichtung für einen Abgasweg in einer Abgasanlage einer Feuerstätte Download PDF

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EP1431660A1
EP1431660A1 EP03028653A EP03028653A EP1431660A1 EP 1431660 A1 EP1431660 A1 EP 1431660A1 EP 03028653 A EP03028653 A EP 03028653A EP 03028653 A EP03028653 A EP 03028653A EP 1431660 A1 EP1431660 A1 EP 1431660A1
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EP
European Patent Office
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shut
exhaust gas
temperature
gas path
auxiliary control
Prior art date
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EP03028653A
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EP1431660B1 (de
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Manfred Pabst
Hans-Peter Thomann
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Kutzner and Weber GmbH
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Kutzner & Weber & Co KG GmbH
Kutzner and Weber & Co KG GmbH
Kutzner and Weber GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L11/00—Arrangements of valves or dampers after the fire
    • F23L11/005—Arrangements of valves or dampers after the fire for closing the flue during interruption of burner function
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L13/00—Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught
    • F23L13/02—Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught pivoted about a single axis but having not other movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N3/00—Regulating air supply or draught
    • F23N3/04—Regulating air supply or draught by operation of single valves or dampers by temperature sensitive elements
    • F23N3/047—Regulating air supply or draught by operation of single valves or dampers by temperature sensitive elements using mechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
    • F23N2235/04—Air or combustion gas valves or dampers in stacks

Definitions

  • the invention relates to a shut-off device for an exhaust gas path in a Exhaust system of a fireplace, the exhaust system being a normal one active blower device in the firing phases of the fireplace Generating an overpressure in the exhaust gas path and the shut-off device comprises a shut-off element between the exhaust gas path blocking closed position and an exhaust gas path at least partially releasable opening position is adjustable - and by loading with the overpressure from the closed position towards the open position is adjustable against a closing force.
  • Exhaust systems for overpressure operation can usually use smaller ones Exhaust pipe cross sections or chimney pipe cross sections can be dimensioned. This aspect is often taken up in chimney renovations.
  • a chimney of such an exhaust system for overpressure operation several fireplaces, for example gas fireplaces, can be connected be like this e.g. is described in DE 196 03 615 A1.
  • the fireplaces have a common exhaust gas line Connected fireplace.
  • Each of the flue gas connection lines is included provided a shut-off device between that of the respective fireplace associated blower and the fireplace is positioned.
  • each of the shut-off devices one by means of an electric motor between its closed position and open position adjustable exhaust valve in the exhaust path between fireplace and fireplace on.
  • the exhaust flap in the closed position brought, in which it seals off the exhaust gas path to the atmosphere.
  • the exhaust flap prevents in its closed position an exhaust gas flow from the chimney towards the fireplace.
  • DE 37 15 855 C2 e.g. a bimetal controlled Butterfly valve for an exhaust pipe of a fireplace is disclosed. Bimetal elements are exposed to the temperature of the exhaust gas flow and act as temperature-dependent control elements' for flap elements of the Butterfly valve, so the butterfly valve with increasing temperature the exhaust gas flow presents an increasing opening cross-section.
  • the Bimetallic butterfly valve according to DE 37 15 855 C2 is for one atmospheric chimney system with natural chimney draft. In its closed position, it does not seal the exhaust gas path in question completely.
  • exhaust gas shut-off devices with bimetallic elements or memory alloy elements are e.g. in DE 22 23 517 A and in DE 38 13 170 A1. All of the aforementioned exhaust gas shut-off devices functions according to the principle of forced control the butterfly valve due to the temperature-dependent that is positively coupled with it Actuator bimetallic element or memory alloy element, the Actuator keeps the exhaust flap closed when the temperature is comparatively low. Such thermally positively controlled Exhaust shut-off devices are not very good for use in exhaust systems suitable for overpressure operation.
  • Shut-off devices are for use in exhaust systems for overpressure operation known by a restoring force to the closed position blocked locking elements in the closed position include.
  • the so-called gravity flap is an example called, which is loaded by gravity towards the closed position is.
  • the flue gas flap is Pressurized so that it overcomes gravity in the open position changes.
  • the invention is based, for an exhaust system for pressure operation a shut-off device of the type mentioned provide a shut-off element, which by loading with Overpressure can be transferred from the closed position to the open position, however, the energy consumption of the blower for the overpressure generation is largely minimized.
  • the invention proposes that the Shut-off device a reversible temperature-dependent auxiliary control device for the shut-off element, the auxiliary control device at least one temperature-sensitive auxiliary control element in the exhaust gas path or close to the exhaust gas path, which is set up at a Increasing its temperature within a certain temperature range the closing force opposed continuously or abruptly increasing Apply force to the shut-off element.
  • shut-off device works after Invention similar to a conventional exhaust valve device with Restoring force, such as a gravity flap.
  • a shut-off device according to the invention added the following effect.
  • the auxiliary actuator goes with you setting position corresponding to the closing position of the shut-off element in an adjustment state to exert one of the closing force of the Shutoff counteracting force, where appropriate already in advance by applying gas pressure to the open position transferred shut-off element follows to it in the open position to support.
  • the one applied by the auxiliary control element Supporting force slightly less than the restoring closing force of the shut-off element, so that if the excess pressure in the exhaust gas path disappears, the resultant the closing element from the closing force and the supporting force into the closed position transferred regardless of whether the auxiliary actuator is still open increased temperature or is already back to a lower temperature. Exhaust gas backflow in the exhaust gas path can thus be reliably prevented become. This aspect is particularly important for exhaust systems where the fireplace is occupied by several fireplaces.
  • the principle of the present invention Made use of the fact that the temperature-dependent application of the Shut-off element by the temperature-sensitive auxiliary control element in Opening direction of the shut-off element can be "overridden" by the pressurization.
  • This is according to the preferred embodiment of the invention achieved in that the temperature sensitive Auxiliary actuator is only loosely coupled to the shut-off element, so that the shut-off element in the open position even at a lower temperature can pass if there is an overpressure in the flue gas side of the fire place builds up the shut-off element.
  • the Auxiliary control device at least one bimetallic element as temperature sensitive Auxiliary actuator.
  • this is temperature sensitive Auxiliary control element at least partially with a material Memory effect or shape memory effect formed.
  • the shut-off element is a pivoting butterfly valve in the exhaust gas path.
  • Such Butterfly valve can be single-leaf or have multiple flap elements.
  • auxiliary adjusting element by means of a heating wire or the like. is heated to the in an open position of the shut-off element corresponding setting state to convict.
  • FIGS 1a - 1 c schematically show an embodiment of a Shut-off device according to the invention in different operating states, the shut-off device in a section and in longitudinal section Exhaust pipe of an exhaust system shown for overpressure operation is arranged.
  • the shut-off device has an exhaust flap 3 which in Fig. 1a in their exhaust gas path 9 in the exhaust pipe 5 tightly Closed position is shown. In the example, it is a gravity flap, under the action of gravity in the closed position falls as soon as opposing forces fail.
  • the exhaust pipe 5 is on the one hand at a gas fireplace (not shown) - And on the other hand connected to a chimney pipe (not shown).
  • the side of the fireplace connection is at the bottom in FIGS. 1a-1c, and the side of the chimney pipe connection is in Figures 1a - 1c above.
  • a bimetallic element 7 is used as a temperature-sensitive auxiliary control element Exhaust gas path 9 is provided.
  • One end 11 of the loop bent Bimetallic element 7 is fixed in place on the exhaust pipe 5, whereas the other end 13 of the bimetallic element 7 in Fig. 1a freely on the underside the exhaust flap 3 is.
  • the situation according to Fig. 1a lies e.g. in a Break in operation of the fireplace and the fireplace provided Blower (not shown) for generating excess pressure.
  • the exhaust flap 3 is orthogonal to the exhaust pipe axis pivoting axis 17 upwards into an exhaust gas path 9 releasing open position pivoted, the bimetallic element 7th has hardly changed its state in comparison with FIG. 1a.
  • Such Situation can be in the starting phase of the fireplace and the fireplace side arranged fan.
  • the blower already has an overpressure built in the exhaust path 9, which the exhaust flap 3 on its underside acted upon and transferred to the open position, so that one with flow indicated in the arrows X is forced in the exhaust gas path.
  • the bimetallic element 7 still has no noticeable Experience temperature change.
  • the bimetal element 7 experiences a temperature increase e.g. to 50 ° C and possibly higher and accompanied by a change in shape, as indicated in Fig. 1c.
  • the bimetallic element 7 engages with its free one End 13 above the closed position level indicated at 19 to the Exhaust flap 3, whereby there is a supporting force for the exhaust flap 3 in the offers the open position shown.
  • the exhaust flap 3 is kept open thus no longer just the blower and possibly the thermal buoyancy left. The blower can therefore be operated with less energy to the excess pressure required for exhaust gas discharge maintain.
  • the supporting force of the auxiliary control element 7 at the appropriate temperature is large enough to shut off the shut-off element 3 without fan support hold the open position.
  • the shut-off device be dimensioned such that the supporting force of the auxiliary adjusting element 7 in the heated state alone is not sufficient to close the shut-off element 3 Elimination of the excess pressure in the exhaust gas path 9 in the open position hold. It cannot then happen that after the fireplace and the fan and if a pressure drop occurs Exhaust gas backflow from the chimney towards the fireplace in question takes place through the shut-off device because that is still heated auxiliary actuator 7, the shut-off element 3 only delayed in the Can be closed.
  • the Auxiliary control element 7 is a bimetallic element.
  • element 7 could also have an auxiliary actuator made of a material Memory effect, which occurs at temperatures below a transition temperature has a shape according to FIG. 1a and which one at temperatures above the transition temperature Form state corresponding to FIG. 1c.
  • Memory alloys are known. e.g. NiTi, Cu-Zn-Al, Cu-Al-Ni.
  • the auxiliary actuator 7 can be externally heated and for this purpose an electrical resistance heating wire exhibit.
  • overpressure operation in the context the present application should also generally cover the situation, that on the fire-site side of the relevant shut-off device a higher one There is pressure as the chimney side of the shut-off device. This can e.g. also can be achieved in that the chimney side of the shut-off device suction blower device for a corresponding pressure difference provides.
  • the shut-off element By reheating the auxiliary control element with the external heating during any exhaust gas cooling phases or heating breaks can be according to one Variant of the invention, the shut-off element over the relevant time periods if necessary, be kept in the open position, even if the Overpressure has already largely been reduced.

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Abstract

Die erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung für einen Abgasweg (9) in einer Abgasanlage einer Feuerstätte, wobei die Abgasanlage eine in Brennbetriebsphasen der Feuerstätte aktive Gebläseeinrichtung zur Erzeugung eines Überdrucks in dem Abgasweg (9) aufweist und die Absperrvorrichtung ein Absperrelement (3) umfasst, das zwischen einer den Abgasweg (9) sperrenden Schließstellung und einer den Abgasweg (9) zumindest teilweise freigebenden Öffnungsstellung verstellbar gelagert - und durch Beaufschlagung mit dem Überdruck aus der Schließstellung heraus in Richtung Öffnungsstellung gegen eine Schließkraft verstellbar ist. Die Absperrvorrichtung ist gekennzeichnet durch eine reversibel temperaturabhängig wirksame Hilfsstelleinrichtung für das Absperrelement (3), wobei die Hilfsstelleinrichtung wenigstens ein temperaturempfindliches, im Abgasweg (9) oder nahe am Abgasweg (9) angeordnetes Hilfsstellelement (7) für das Absperrelement (3) aufweist und wobei das Hilfsstellelement (7) dazu eingerichtet ist, bei Erhöhung seiner Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich eine der Schließkraft insbesondere kontinuierlich oder sprunghaft zunehmend entgegenwirkende Kraft auf das Absperrelement (3) auszuüben. <IMAGE> <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Absperrvorrichtung für einen Abgasweg in einer Abgasanlage einer Feuerstätte, wobei die Abgasanlage eine normalerweise in Brennbetriebsphasen der Feuerstätte aktive Gebläseeinrichtung zur Erzeugung eines Überdrucks im Abgasweg aufweist und die Absperrvorrichtung ein Absperrelement umfasst, das zwischen einer den Abgasweg sperrenden Schließstellung und einer den Abgasweg zumindest teilweise freigebenden Öffnungsstellung verstellbar gelagert - und durch Beaufschlagung mit dem Überdruck aus der Schließstellung heraus in Richtung Öffnungsstellung gegen eine Schließkraft verstellbar ist.
Im Hinblick auf optimalen Wirkungsgrad von Feuerstätten besteht die Tendenz, die Abgastemperaturen am Ausgang von Feuerstätten mehr und mehr zu senken. Dies hat zur Folge, dass der thermische Auftrieb in Kaminen häufig nicht mehr ausreicht, um eine zuverlässige Abführung der Abgase von den Feuerstätten auch unter ungünstigen Wetterbedingungen zu gewährleisten. Um dennoch bei niedrigen Abgastemperaturen einen zuverlässigen Ausstoß der Abgase in die Atmosphäre und die Zufuhr von Verbrennungsluft zu gewährleisten, ist man dazu übergegangen, den Feuerstätten bzw. Abgasanlagen Gebläse zuzuordnen, die in der Nähe der jeweiligen Feuerstätte meist unmittelbar am Ausgang innerhalb oder außerhalb der Feuerstätte installiert sind. Durch diese Gebläse wird in den die Abgase führenden Rohrleitungswegen ein Überdruck erzeugt.
Im Vergleich mit konventionellen Abgasanlagen mit natürlichem Kaminzug können Abgasanlagen für Überdruckbetrieb normalerweise mit kleineren Abgasrohrquerschnitten bzw. Kaminrohrquerschnitten dimensioniert werden. Dieser Gesichtspunkt wird häufig bei Schornsteinsanierungen aufgegriffen. An einem Kamin einer solchen Abgasanlage für Überdruckbetrieb können mehrere Feuerstätten, beispielsweise Gasfeuerstätten, angeschlossen sein, wie dies z.B. in der DE 196 03 615 A1 beschrieben ist. Die Feuerstätten sind über jeweilige Abgasanschlussleitungen mit einem gemeinsamen Kamin verbunden. Jede der Abgasanschlussleitungen ist mit einer Absperrvorrichtung versehen, die zwischen der der jeweiligen Feuerstätte zugeordneten Gebläseeinrichtung und dem Kamin positioniert ist. Im Beispielsfall der DE 196 03 615 A1 weist jede der Absperrvorrichtungen eine mittels Elektromotor zwischen ihrer Schließstellung und Öffnungsstellung verstellbare Abgas-Absperrklappe in dem Abgasweg zwischen Feuerstätte und Kamin auf. Während der Stillstandsphasen der Feuerstätte und der Gebläseeinrichtung ist die Abgasklappe in die Schließstellung gebracht, in der sie den Abgasweg zur Atmosphäre hin dichtend abschließt. Damit wird einerseits erreicht, dass über den Abgasweg kein Raumluftabzug aus dem Aufstellraum der betreffenden Feuerstätte und somit auch keine daraus resultierende beschleunigte Raumauskühlung stattfindet. Andererseits verhindert die Abgasklappe in ihrer Schließstellung eine Abgasströmung vom Kamin in Richtung Feuerstätte.
Es sind über die elektromotorisch angetriebenen Abgas-Absperrvorrichtungen hinaus weitere Bauformen und Funktionsprinzipien von Abgas-Absperrvorrichtungen bekannt. In der DE 37 15 855 C2 ist z.B. eine bimetallgesteuerte Absperrklappe für eine Abgasleitung einer Feuerstätte offenbart. Bimetallelemente sind der Temperatur des Abgasstroms ausgesetzt und wirken als temperaturabhängige Stellelemente 'für Klappenelemente der Absperrklappe, so dass die Absperrklappe mit zunehmender Temperatur dem Abgasstrom einen zunehmenden Öffnungsquerschnitt darbietet. Die bimetallgesteuerte Absperrklappe nach der DE 37 15 855 C2 ist für ein atmosphärisches Schornsteinsystem mit natürlichem Schornsteinzug ausgelegt. Sie dichtet in ihrer Schließstellung den betreffenden Abgasweg nicht vollständig ab.
Ebenfalls für ein konventionelles Abgasabführsystem mit natürlichem, auf thermischen Auftrieb basierendem Schornsteinzug konzipiert ist eine Absperrvorrichtung mit einem Klappenstellelement aus einem Material mit Memory-Effekt, wie es in der DE 31 41 216 C2 erläutert ist. Das aus einer Titan-Nickel-Legierung bestehende Verstellelement zeigt bei einer Phasenänderungstemperatur eine praktisch verzögerungsfrei ablaufende Formänderung, die ggf. mit einer bestimmten Hysterese reversibel ist, wenn die Temperatur wieder absinkt. Dieser Effekt wird ausgenutzt, um eine betreffende Abgasklappe zwischen Schließstellung und Öffnungsstellung hin- und herzuschalten.
Weitere Beispiele von Abgasabsperrvorrichtungen mit Bimetallelementen bzw. Memorylegierungs-Elementen sind z.B. in der DE 22 23 517 A und in der DE 38 13 170 A1 offenbart. All diese vorstehend genannten Abgasabsperrvorrichtungen funktionen nach dem Prinzip der Zwangssteuerung der Absperrklappe durch das damit zwangsgekoppelte temperaturabhängige Stellgliedbimetallelement bzw. Memorylegierungs-Element, wobei das Stellglied die Abgasklappe zwangsweise geschlossen hält, wenn die Temperatur vergleichsweise niedrig ist. Solche thermisch zwangsgesteuerten Abgasabsperrvorrichtungen sind nicht sehr gut für den Einsatz in Abgasanlagen für Überdruckbetrieb geeignet.
Für den Einsatz in Abgasanlagen für Überdruckbetrieb sind Absperrvorrichtungen bekannt, welche durch eine Rückstellkraft zur Schließstellung hin belastete und in der Schließstellung den Abgasweg abdichtende Sperrelemente umfassen. Als Beispiel sei die sogenannte Schwerkraft-Abgasklappe genannt, welche durch Schwerkraft zur Schließstellung hin belastet ist. Im Überdruckbetrieb wird die Abgasklappe feuerstättenseitig vom Überdruck beaufschlagt, so dass sie unter Überwindung der Schwerkraft in die Öffnungsstellung übergeht.
Sobald die den Überdruck erzeugende Gebläseeinrichtung in den Stillstand übergeht und die Druckdifferenz an der Abgasklappe weitestgehend abgebaut ist, sorgt die rückstellende Schwerkraft dafür, dass die Abgasklappe wieder in den Schließzustand zurückfällt, um den Abgasweg dichtend abzuschließen. Derartige Schwerkraft-Abgasklappen haben sich in Abgasanlagen für Überdruckbetrieb gut bewährt. Nachteilig an solchen zur Schließstellung hin belasteten Absperrklappen ist jedoch, dass die zur Überwindung der Rückstellkraft erforderliche Energie stets von der Gebläseeinrichtung aufgebracht werden muss. Dies hat negativen Einfluss auf die Energiebilanz des Systems und erfordert entsprechend stark dimensionierte Gebläse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Abgasanlage für Überdruckbetrieb eine Absperrvorrichtung der eingangs genannten Art mit einem Absperrelement bereitzustellen, welches durch Beaufschlagen mit Überdruck von der Schließstellung in die Öffnungsstellung überführbar ist, wobei jedoch der Energieaufwand des Gebläses für die Überdruckerzeugung weitgehend minimiert ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Absperrvorrichtung eine reversibel temperaturabhängig wirksame Hilfsstelleinrichtung für das Absperrelement aufweist, wobei die Hilfsstelleinrichtung wenigstens ein temperaturempfindliches Hilfsstellelement im Abgasweg oder nahe am Abgasweg aufweist, das dazu eingerichtet ist, bei einer Erhöhung seiner Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich eine der Schließkraft kontinuierlich oder sprunghaft ansteigend entgegengesetzte Kraft auf das Absperrelement auszuüben.
Bei deaktivierter Feuerstätte und ausgeschalteter Gebläseeinrichtung befindet sich das Absperrelement im Schließzustand, so dass es den Abgasweg abdichtend zur Atmosphäre hin verschließt. Wird dann die Gebläseeinrichtung eingeschaltet, so erzeugt sie im Abgasweg einen Überdruck, der das Absperrelement feuerstättenseitig beaufschlagt und schließlich bei Überwindung der Schließkraft in eine Öffnungsstellung überführt. In dem Abgasweg kommt es dann zu einer Gasströmung von der Feuerstätte in Richtung nach außen, so dass nach Aktivierung der Feuerstätte anstehende Abgase über den Abgasweg nach außen zur Atmosphäre hin abgeführt werden können. Insoweit funktioniert die Absperrvorrichtung nach der Erfindung ähnlich wie eine konventionelle Abgasklappenvorrichtung mit Rückstellkraft, etwa eine Schwerkraft-Abgasklappe. Im Betrieb einer Abgasanlage mit einer erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung kommt jedoch noch folgender Effekt hinzu. Sobald die von der Feuerstätte kommenden Abgase das temperaturempfindliche Hilfsstellelement auf eine hinreichend hohe Temperatur erwärmt haben, geht das Hilfsstellelement von einem mit der Schließstellung des Absperrelements korrespondierenden Einstellzustand in einen Einstellzustand zur Ausübung einer der Schließkraft des Absperrelementes entgegenwirkenden Kraft über, wobei es dem gegebenenfalls bereits vorweg durch Gasdruckbeaufschlagung in die Öffnungsstellung überführten Absperrelement folgt, um es in der Öffnungsstellung zu stützen. Vorzugsweise ist die so von dem Hilfsstellelement aufgebrachte Stützkraft etwas kleiner als die rückstellende Schließkraft des Absperrelementes, so dass bei Wegfall des Überdrucks im Abgasweg die Resultierende aus Schließkraft und Stützkraft das Absperrelement in die Schließstellung überführt, ungeachtet dessen, ob das Hilfsstellelement noch auf erhöhter Temperatur oder bereits wieder auf niedrigerer Temperatur ist. Abgasrückströmung in dem Abgasweg kann so zuverlässig unterbunden werden. Dieser Aspekt hat insbesondere bei Abgasanlagen Bedeutung, bei denen der Kamin mit mehreren Feuerstätten belegt ist.
Unter einem Aspekt wird bei der vorliegenden Erfindung von dem Prinzip Gebrauch gemacht, dass die temperaturabhängige Beaufschlagung des Absperrelementes durch das temperaturempfindliche Hilfsstellelement in Öffnungsrichtung des Absperrelementes "übersteuert" werden kann durch die Überdruckbeaufschlagung. Dies wird gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, dass das temperaturempfindliche Hilfsstellelement nur lose mit dem Absperrelement gekoppelt ist, so dass das Absperrelement auch bei niedrigeren Temperatur in die Öffnungsstellung übergehen kann, wenn sich ein Überdruck im Abgasweg feuerstättenseitig des Absperrelementes aufbaut.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Hilfsstelleinrichtung wenigstens ein Bimetallelement als temperaturempfindliches Hilfsstellelement.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das temperaturempfindliche Hilfsstellelement zumindest teilweise aus einem Material mit Memory-Effekt bzw. Formgedächtnis-Effekt gebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Absperrelement eine schwenkbar gelagerte Absperrklappe im Abgasweg. Eine solche Absperrklappe kann einflügelig sein oder mehrere Klappenelemente aufweisen.
Es kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das Hilfsstellelement mittels eines Heizdrahtes oder dgl. beheizbar ist, um es in den mit einer Öffnungsstellung des Absperrelementes korrespondierenden Einstellzustand zu überführen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Die Figuren 1a - 1 c zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Absperrvorrichtung nach der Erfindung in verschiedenen Betriebszuständen, wobei die Absperrvorrichtung in einem ausschnittsweise und im Längsschnitt dargestellten Abgasrohr einer Abgasanlage für Überdruckbetrieb angeordnet ist. Die Absperrvorrichtung weist eine Abgasklappe 3 auf, die in Fig. 1a in ihrer den Abgasweg 9 in dem Abgasrohr 5 dicht sperrenden Schließstellung gezeigt ist. Es handelt sich im Beispielsfall um eine Schwerkraftklappe, die unter der Wirkung der Schwerkraft in die Schließstellung fällt, sobald Gegenkräfte ausfallen.
Das Abgasrohr 5 ist einerseits an einer (nicht gezeigten) Gasfeuerstätte - und andererseits an einem (nicht gezeigten) Kaminrohr angeschlossen. Die Seite des Feuerstättenanschlusses liegt in den Figuren 1a - 1c unten, und die Seite des Kaminrohranschlusses liegt in den Figuren 1a - 1c oben. Ein Bimetallelement 7 ist als temperaturempfindliches Hilfsstellelement im Abgasweg 9 vorgesehen. Ein Ende 11 des schleifenförmig gebogenen Bimetallelementes 7 ist ortsfest an dem Abgasrohr 5 fixiert, wohingegen das andere Ende 13 des Bimetallelementes 7 in Fig. 1a frei an der Unterseite der Abgasklappe 3 liegt. Die Situation gemäß Fig. 1a liegt z.B. in einer Betriebspause der Feuerstätte und des feuerstättenseitig vorgesehenen (nicht gezeigten) Gebläses zur Überdruckerzeugung vor.
In Fig. 1b ist die Abgasklappe 3 um ihre orthogonal zur Abgasrohrachse verlaufende Schwenkachse 17 herum nach oben in eine den Abgasweg 9 freigebende Öffnungsstellung verschwenkt, wobei das Bimetallelement 7 seinen Zustand im Vergleich mit der Fig. 1a kaum geändert hat. Eine solche Situation kann in der Startphase der Feuerstätte und des feuerstättenseitig angeordneten Gebläses vorliegen. Das Gebläse hat bereits einen Überdruck im Abgasweg 9 aufgebaut, welcher die Abgasklappe 3 an deren Unterseite beaufschlagt und in die Öffnungsstellung überführt hat, so dass eine mit den Pfeilen X angedeutete Strömung im Abgasweg erzwungen wird. In der Startphase gemäß Fig. 1b hat das Bimetallelement 7 noch keine merkliche Temperaturänderung erfahren.
Im weiteren Verlauf des Brennbetriebs der Feuerstätte gelangt zunehmend mehr erhitztes Abgas zu dem Bimetallelement 7. Das Bimetallelement 7 erfährt dabei eine Temperaturerhöhung z.B. auf 50°C und ggf. höher und damit einhergehend eine Formänderung, wie es in Fig. 1c angedeutet ist. In der Situation gemäß Fig. 1c greift das Bimetallelement 7 mit seinem freien Ende 13 oberhalb der bei 19 angedeuteten Schließstellungsebene an die Abgasklappe 3 an, wodurch es eine Stützkraft für die Abgasklappe 3 in der gezeigten Öffnungsstellung bietet. Das Offenhalten der Abgasklappe 3 ist somit nicht mehr allein dem Gebläse und ggf. dem thermischen Auftrieb überlassen. Das Gebläse kann daher mit geringerem Energieeinsatz betrieben werden, um den für die Abgasabführung erforderlichen Überdruck aufrechtzuerhalten.
Es kann in speziellen Ausführungsformen der Erfindung zweckmäßig sein, dass die Stützkraft des Hilfsstellelementes 7 bei entsprechender Temperatur groß genug ist, um das Absperrelement 3 ohne Gebläseunterstützung in der Öffnungsstellung zu halten. Vorzugsweise sollte die Absperrvorrichtung jedoch so dimensioniert sein, dass die Stützkraft des Hilfsstellelementes 7 im erwärmten Zustand allein nicht ausreicht, um das Absperrelement 3 bei Wegfall des Überdrucks im Abgasweg 9 in der geöffneten Stellung zu halten. Es kann dann nicht der Fall eintreten, dass nach Abschalten der Feuerstätte und des Gebläses und bei etwaigem Auftreten eines Druckgefälles vom Kamin in Richtung der betreffenden Feuerstätte eine Abgasrückströmung durch die Absperrvorrichtung hindurch stattfindet, weil das noch erhitzte Hilfsstellelement 7 das Absperrelement 3 nur verzögert in den Schließzustand übergehen lässt.
Im Beispielsfall der Figuren 1a - 1c wurde davon ausgegangen, dass das Hilfsstellelement 7 ein Bimetallelement ist. Wie oben bereits dargelegt, könnte das Element 7 auch ein Hilfsstellelement aus einem Material mit Memory-Effekt sein, welches bei Temperaturen unterhalb einer Umwandlungstemperatur einen Formzustand entsprechend Fig. 1a aufweist und welches bei Temperaturen oberhalb der Umwandlungstemperatur einen Formzustand entsprechend Fig. 1c einnimmt. Memory-Legierungen sind bekannt. z.B. NiTi, Cu-Zn-Al, Cu-Al-Ni.
Es wurde bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung bisher ferner davon ausgegangen, dass die Erwärmung des Hilfsstellelements 7 nur durch Wärmeübertragung vom Abgas auf das Hilfsstellelement 7 erfolgt. Gemäß einer nicht gezeigten Variante der Erfindung kann das Hilfsstellelement 7 fremdbeheizbar sein und hierzu etwa einen elektrischen Widerstandsheizdraht aufweisen. Durch Vorheizen des Hilfsstellelementes 7 während einer Startphase kann somit erreicht werden, dass das Hilfsstellelement 7 das Absperrelement 3 auch schon in der Situation gemäß Fig. 1b unterstützt, also in der Situation, in der bereits ein Überdruck aufgebaut ist, jedoch noch nicht genug Abgaswärme zur Aktivierung des Hilfsstellelementes ansteht.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff Überdruckbetrieb im Rahmen der vorliegenden Anmeldung allgemein auch die Situation erfassen soll, dass feuerstättenseitig der betreffenden Absperrvorrichtung ein höherer Druck herrscht als kaminseitig der Absperrvorrichtung. Dies kann z.B. auch dadurch erreicht werden, dass kaminseitig der Absperreinrichtung eine ansaugende Gebläseeinrichtung für eine entsprechende Druckdifferenz sorgt.
Durch Nachheizen des Hilfsstellelementes mit der Fremdheizung während etwaiger Abgas-Abkühlphasen oder Heizbetriebspausen kann gemäß einer Variante der Erfindung das Absperrelement über betreffende Zeitspannen bedarfsweise in der geöffneten Stellung gehalten werden, auch wenn der Überdruck bereits weitgehend abgebaut ist.

Claims (5)

  1. Absperrvorrichtung für einen Abgasweg (9) in einer Abgasanlage einer Feuerstätte, wobei die Abgasanlage eine in Brennbetriebsphasen der Feuerstätte aktive Gebläseeinrichtung zur Erzeugung eines Überdrucks in dem Abgasweg (9) aufweist und die Absperrvorrichtung ein Absperrelement (3) umfasst, das zwischen einer den Abgasweg (9) sperrenden Schließstellung und einer den Abgasweg (9) zumindest teilweise freigebenden Öffnungsstellung verstellbar gelagert - und durch Beaufschlagung mit dem Überdruck aus der Schließstellung heraus in Richtung Öffnungsstellung gegen eine Schließkraft verstellbar ist, gekennzeichnet durch eine reversibel temperaturabhängig wirksame Hilfsstelleinrichtung für das Absperrelement (3), wobei die Hilfsstelleinrichtung wenigstens ein temperaturempfindliches, im Abgasweg (9) oder nahe am Abgasweg (9) angeordnetes Hilfsstellelement (7) für das Absperrelement (3) aufweist und wobei das Hilfsstellelement (7) dazu eingerichtet ist, bei Erhöhung seiner Temperatur in einem bestimmten Temperaturbereich eine der Schließkraft insbesondere kontinuierlich oder sprunghaft zunehmend entgegenwirkende Kraft auf das Absperrelement (3) auszuüben.
  2. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstelleinrichtung wenigstens ein Bimetallelement als temperaturempfindliches Hilfsstellelement (7) aufweist.
  3. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das temperaturempfindliche Hilfsstellelement (7) zumindest teilweise aus einem Material mit Memory-Effekt besteht.
  4. Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch gesteuert aktivierbare Heizmittel, insbesondere elektrische Widerstandsheizmittel, zur Beheizung des temperaturempfindlichen Hilfsstellelementes.
  5. Absperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrelement (3) eine schwenkbar gelagerte Absperrklappe ist.
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