EP2221534B1 - Closed stove with air supply regulation - Google Patents
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- EP2221534B1 EP2221534B1 EP10450029.3A EP10450029A EP2221534B1 EP 2221534 B1 EP2221534 B1 EP 2221534B1 EP 10450029 A EP10450029 A EP 10450029A EP 2221534 B1 EP2221534 B1 EP 2221534B1
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- F24B5/026—Supply of primary and secondary air for combustion
Definitions
- the invention relates to a stove with a control of the air supply according to the preamble of claim 1 and the DE 103 24 634 A1 ,
- Fig. 1 and 2 has a designated in its entirety by 1 inventive stove a central air connection 2, with which the combustion air passes into a distribution chamber 3.
- the bottom of the distribution chamber 3 has a substantially circular recess which is covered by a regulator disk 4.
- the regulator disk 4 has various recesses or openings 11, over which further details will be made below.
- channel 5 for the nozzle air there are three channels: channel 5 for the nozzle air, channel 6 for the secondary air and channel 7 for the primary air.
- Partitions 8 are provided between the channels, these also seal off the individual channels against the control disk 4 to the necessary extent, so that, depending on their angular position, different sized surface portions of the openings 11 of the control disk connect to each of the individual channels 5, 6, 7 manufactures. In this way it is possible to distribute the distribution of the total incoming combustion air within wide limits to the primary air channel 7, the secondary air channel 6 and the nozzle air channel 5.
- control motor 12 is preferably arranged in the central channel, in the embodiment shown thus in the nozzle air channel 5 for the implementation of the rotational movement of the control disk 4 and either attached to one of the two separations 8 interconnecting piece of sheet metal or directly to the two separations is. It can also be provided that the motor 12 is arranged in a manner fixed against rotation by the shape of its housing, so to speak, in the nozzle air channel 5, so that during its operation the rotation of the regulator disk 4 takes place only by the reaction torque.
- a temperature sensor 10 is arranged which measures the temperature of the flue gas leaving the furnace.
- the control device consists essentially of the following parts: A temperature sensor 10, which is positioned on the flue pipe socket 9 and with which the exhaust gas temperature is measured; a controller housing with the associated controller disk 4, are arranged in the geometrically different openings 11; an electronics unit and a drive motor 12 which moves the regulator disk 4, the electronic unit is integrated in a regulator box.
- the controller housing In the controller housing are the three separate air channels for the primary air 7, secondary air 6 and nozzle air 5. Based on the calculated or determined by the above-mentioned conversion table / graph combustion chamber temperature, the controller disk 4 is brought by means of the drive motor 12 in the respective predetermined position, so that according to the heating power, the combustion air is supplied via the respective air channels to the combustion chamber 14. Depending on the position of the regulator disk, the combustion air can flow into the combustion chamber via one, two or simultaneously via all three air ducts in predetermined proportions.
- Fig. 4 the names of the individual control or operating states are listed in oval fields, whereby instead of “first” etc., “1” etc. is indicated briefly.
- the arrows represent the transitions from one state to the other, in the course of the arrows the conditions that cause the control electronics to switch from one state to the other are indicated.
- the exhaust gas temperature or flue gas temperature T RG is measured at the flue pipe socket 9 with a commercially available temperature sensor 10 and a mathematical model, which is stored on the electronic board or an EPROM, from the measured exhaust gas temperature, the furnace temperature, hereinafter often simply called temperature, certainly.
- the combustion chamber temperature T FR determined in this way and the gradient with which the combustion chamber temperature increases or decreases over time (T FR ') are the controlled variables which are subsequently used for regulation and ultimately lead to the movement of the regulator disk 4.
- the control concept is based on the fact that the amount of combustion air supplied and its distribution to primary air, secondary air and nozzle air are optimally adapted to the different phases of the burning cycle of a wood-burning stove.
- the controller disk 4 is used.
- the control uses the one or the other way "certain" furnace temperature T FR and its time derivative T FR 'as a controlled variable. On the basis of the respective value for the combustion chamber temperature T FR and its time derivative T FR ', the control recognizes in which phase of operation the furnace is or when the furnace changes from one combustion phase to another combustion phase, and the air distribution disk is switched by means of the engine 12 with gearbox in the operating state corresponding position.
- the oven is heated by the user, starting at rest, by means of (for example) three times fuel deposition, which takes place at a time interval from each other.
- the controller disk In idle state, the controller disk is in the first controller position.
- the control electronics detect the increase in temperature and the rate of increase. If this is higher than the start change T FR, Start 'corresponds (for example, 3 ° C / min), it recognizes the beginning of a heating process, namely the first heating phase, but leaves the controller disk 4 still in the first control position.
- controller position phases primary air secondary air jet air First Rest, 1. heating, burning. 460 1570 450 Second 2. heating up, main burn. 0 2420 2570 third 1. burnout. 0 1750 130 Fourth 2. burnout. 90 1650 0
- This distribution of the air, in particular the primary air, which flows from the bottom through the grate directly into the fuel causes, from the idle state (first regulator position) away and in the first heating phase (first regulator position) a quick start and a rapid burning of the launched Fuel is achieved, and that during the second burn-out phase (fourth regulator position) any fuel residues quickly burn on and burn off, which may lead (refueling) to (re) firing the fire and back into the burning phase; but mostly to lower the temperature and thus in the resting state.
- the openings shown in the drawing and the parameters, temperatures and timings set in the electronic control are adapted to the heating power, the geometry of the combustion chamber and the combustion chamber lining (fireclay) of the fireplace used for the description. With a changed combustion chamber geometry or with a change in the heating power, with a change in the combustion chamber lining etc., the openings and the positions of the regulator disk or the parameters, temperatures and time sequences must be changed or adjusted.
- both the emissions of the heating gas CO content, dust content, OGC emissions [organic carbon, because of the health hazard a significant value for the burden on the environment, can be reduced by high combustion temperatures, especially at the beginning of the firing process ]) to greatly reduce, as well as to increase the efficiency of the furnace considerably.
- the adjusting motor shown is preferably equipped with a slip clutch, thereby the regulator disc, if, for example, the power fails or the engine breaks down, can also be adjusted by hand. Thus, emergency operation of the stove is possible even in exceptional situations.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kaminofen mit einer Regelung der Luftzufuhr entsprechend dem Oberbegriff der Anspruches 1 und der
Aus der
Aus der
Aus der
Andere Regelungen der Luftzufuhr bei Kaminöfen sind beispielsweise aus der
Es ist nun zur Schaffung eines Feuers der gewünschten Intensität, der Herstellung eines befriedigenden optischen Bildes des Brandes und der möglichsten Reduktion der Emissionen notwendig, die Mengen der jeweils zugeführten Luft, damit werden immer die Mengen pro Zeiteinheit verstanden, zu regeln.It is now necessary to create a fire of the desired intensity, the production of a satisfactory visual image of the fire and the greatest possible reduction of emissions, the amounts of each supplied air, it is always understood the amounts per unit time to regulate.
Erfindungsgemäß geschieht dies in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases und seiner zeitlichen Änderung bei der im Folgenden beschriebenen, dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 entsprechenden Vorrichtung; wobei die Beschreibung zuerst einen erfindungsgemäßen Kaminofen und sodann das Verfahren beschreibt. Der Unteranspruch definiert eine vorteilhafte Ausgestaltung. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
- die
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Kaminofen in Frontansicht, - die
Fig. 2 den Ofen derFig. 1 im Schnitt entlang der Linie II-II derFig. 1 , - die
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III derFig. 1 , - die
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV derFig. 1 und - die
Fig. 5 einen Überblick über die Verfahrensschritte und Verfahrenszustände.
- the
Fig. 1 a stove according to the invention in front view, - the
Fig. 2 the oven theFig. 1 in section along the line II-II ofFig. 1 . - the
Fig. 3 a section along the line III-III ofFig. 1 . - the
Fig. 4 a section along the line IV-IV ofFig. 1 and - the
Fig. 5 an overview of the process steps and process states.
Wie aus
Unterhalb der Verteilerkammer 3 befinden sich drei Kanäle: Kanal 5 für die Düsenluft, Kanal 6 für die Sekundärluft und Kanal 7 für die Primärluft. Zwischen den Kanälen sind Trennwände 8 vorgesehen, diese dichten im notwendigen Ausmaß auch die einzelnen Kanäle gegen die Reglerscheibe 4 ab, sodass, je nach deren Winkellage, verschieden große Flächenanteile der Öffnungen 11 der Reglerscheibe eine Verbindung zu jedem einzelnen der Kanäle 5, 6, 7 herstellt. Auf diese Weise ist es möglich, die Verteilung der gesamt eintretenden Verbrennungsluft in weiten Grenzen auf den Primärluftkanal 7, den Sekundärluftkanal 6 und den Düsenluftkanal 5 zu verteilen.Below the distribution chamber 3 there are three channels:
Die Weiterleitung der drei Luftströme mittels von einander getrennten Kanälen erfolgt auf übliche Weise und bedarf hier keiner weiteren Erläuterung, ebenso die jeweiligen Eintrittsstellen dieser Kanäle in die Brennkammer. Bedeutsam ist noch, dass der Regelmotor 12 für die Durchführung der Drehbewegung der Reglerscheibe 4 bevorzugt im mittleren Kanal, beim gezeigten Ausführungsbeispiel somit im Düsenluftkanal 5, angeordnet ist und entweder an einem die beiden Abtrennungen 8 miteinander verbindenden Stück Blech oder direkt an den beiden Abtrennungen befestigt ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Motor 12 durch die Form seines Gehäuses quasi im Düsenluftkanal 5 drehfest angeordnet ist, sodass bei seinem Betrieb die Verdrehung der Reglerscheibe 4 nur durch das Reaktionsmoment erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass thermisch bedingte Änderung der Geometrie nicht zu einem Fixieren der Reglerscheibe 4 führen können, da der Antriebsmotor 12 die entsprechenden Positionsänderungen mitmachen kann. An der
Aus dieser Rauchgastemperatur wird auf die Feuerraumtemperatur zurückgeschlossen, was auf verschiedene Weise geschehen kann: Einerseits ist es möglich, aufgrund der Versuche, die alle Kaminöfen vor Ihrer Zulassung zum Verkauf durchmachen müssen, den Zusammenhang empirisch zu ermitteln und in Form einer Tabelle oder graphisch bzw. elektronisch festzulegen. Es ist aufgrund der bekannten Gesetze der Thermodynamik in Kenntnis der Geometrie des Ofens und in Kenntnis der verwendeten Materialien auch möglich, eine entsprechende Rückrechnung vorzunehmen. Es soll darauf hingewiesen werden, dass es nur bedingt möglich ist, solche Zusammenhänge von einem Kaminofen auf einen anderen zu übertragen, ohne die Unterschiede in der Bauweise, Größe, Brennleistung, etc. entsprechend zu berücksichtigen.On the one hand, it is possible to empirically determine the relationship and in the form of a table or graphically, based on the experiments that all stoves must go through before their admission for sale. set electronically. It is also possible, due to the known laws of thermodynamics with knowledge of the geometry of the furnace and in knowledge of the materials used to make a corresponding recalculation. It should be noted that it is only partially possible to transfer such relationships from one stove to another, without taking into account the differences in design, size, power, etc., accordingly.
Die Regelvorrichtung besteht im Wesentlichen aus folgenden Teilen: Einem Temperaturfühler 10, der am Rauchrohrstutzen 9 positioniert ist und mit dem die Abgastemperatur gemessen wird; einem Reglergehäuse mit der dazugehörigen Reglerscheibe 4, in der geometrisch unterschiedliche Öffnungen 11 angeordnet sind; einer Elektronikeinheit und einem Antriebsmotor 12 der die Reglerscheibe 4 bewegt, die Elektronikeinheit ist in einem Reglerkasten integriert.The control device consists essentially of the following parts: A
Im Reglergehäuse befinden sich die drei voneinander getrennten Luftkanäle für die Primärluft 7, Sekundärluft 6 und Düsenluft 5. Anhand der errechneten oder durch die oben erwähnte Umrechnungstabelle/Graphik bestimmte Brennraumtemperatur wird die Reglerscheibe 4 mittels des Antriebsmotor 12 in die jeweilig vorbestimmte Stellung gebracht, so dass entsprechend der Heizleistung die Verbrennungsluft über die jeweiligen Luftkanäle dem Brennraum 14 zugeführt wird. Je nach Stellung der Reglerscheibe kann die Verbrennungsluft über einen, zwei oder gleichzeitig über alle drei Luftkanäle in vorbestimmten Verhältnissen dem Brennraum zuströmen.In the controller housing are the three separate air channels for the
Prinzipiell ist es somit so, dass die unterhalb des Rostes durch einen zentralen Anschluss zugeführte externe Verbrennungsluft in eine Verteilerkammer gelangt, die an einer ihrer horizontalen Stirnseiten, bevorzugt der Bodenseite, mit einer drehbaren Reglerscheibe abgeschlossen ist, die Öffnungen oder Einschnitte aufweist, durch die die Luft aus der Verteilerkammer in einen von drei auf der anderen Seite der Reglerscheibe angeordneten Kanälen gelangt.In principle, it is thus so that the supplied below the grate through a central port external combustion air enters a distribution chamber, which is closed at one of its horizontal end faces, preferably the bottom side, with a rotatable regulator disk having openings or cuts through which the Air from the distribution chamber in one of three arranged on the other side of the regulator disc channels passes.
Durch Wahl der entsprechenden Winkellage der Reglerscheibe und somit der darauf passend geformten und angeordneten Durchbrechungen bzw. Ausnehmungen ist es möglich, die drei benötigten Luftströme in weitem Bereich dem momentanen Betriebszustand anzupassen.By choosing the appropriate angular position of the controller disk and thus the suitably shaped and arranged perforations or recesses, it is possible to adapt the three required air flows in a wide range of the current operating state.
In
Die angegebenen Werte stellen reine Beispielsangaben dar, die nicht symbolisch sind, aber doch nur größenordnungsmäßig stimmen und vor allem an den einzelnen, real gegebenen Kaminofen angepasst werden müssen.The values given are purely illustrative, which are not symbolic, but are only of the order of magnitude and, above all, have to be adapted to the individual, real stove.
Die Abgastemperatur bzw. Rauchgastemperatur TRG wird am Rauchrohrstutzen 9 mit einem handelsüblichen Temperaturfühler 10 gemessen und über ein mathematisches Modell, welches auf der elektronischen Platine bzw. einem EPROM gespeichert ist, wird aus der gemessenen Abgastemperatur die Feuerraumtemperatur, im Folgenden oft einfach Temperatur genannt, bestimmt. Die so bestimmte Feuerraumtemperatur TFR und der Gradient, mit der sich die Feuerraumtemperatur über die Zeit erhöht oder verringert (TFR'), sind die Regelgrößen, die in weiterer Folge zur Regelung herangezogen werden und schließlich zur Bewegung der Reglerscheibe 4 führen.The exhaust gas temperature or flue gas temperature T RG is measured at the flue pipe socket 9 with a commercially
Das Regelungskonzept beruht darauf, dass die zugeführte Verbrennungsluftmenge sowie deren Aufteilung auf Primärluft, Sekundärluft und Düsenluft optimal an die unterschiedlichen Phasen des Abbrandzyklus eines Kaminofens angepasst werden. Dazu wird die Reglerscheibe 4 verwendet. Es existiert eine weitere Zuluftöffnung 13 für die Sekundärluft, die ungeregelt ist und so einen minimalen Strom an Sekundärluft sicherstellt, wodurch eine Verschmutzung der Sichtscheibe verhindert wird.The control concept is based on the fact that the amount of combustion air supplied and its distribution to primary air, secondary air and nozzle air are optimally adapted to the different phases of the burning cycle of a wood-burning stove. For this purpose, the controller disk 4 is used. There is a further supply air opening 13 for the secondary air, which is unregulated and thus ensures a minimum flow of secondary air, whereby contamination of the window is prevented.
Die Regelung verwendet die auf die eine oder andere Weise "bestimmte" Feuerraumtemperatur TFR und ihre zeitliche Ableitung TFR' als Regelgröße. Auf Basis des jeweiligen Wertes für die Feuerraumtemperatur TFR und ihrer zeitlichen Ableitung TFR' erkennt die Regelung, in welcher Betriebsphase sich der Ofen befindet bzw. wann der Ofen von einer Abbrandphase in eine andere Abbrandphase wechselt, und die Luftverteilungsscheibe wird mittels des Motors 12 samt Getriebe in die dem Betriebszustand entsprechende Position gefahren.The control uses the one or the other way "certain" furnace temperature T FR and its time derivative T FR 'as a controlled variable. On the basis of the respective value for the combustion chamber temperature T FR and its time derivative T FR ', the control recognizes in which phase of operation the furnace is or when the furnace changes from one combustion phase to another combustion phase, and the air distribution disk is switched by means of the
Dabei wird zwischen dem Ruhezustand, zwei Anheizphasen, einer Anbrennphase, einer Hauptbrennphase sowie zwei unterschiedlichen Ausbrandphasen unterschieden. Für jede dieser Abbrandphasen ist eine Stellung der Luftverteilungsscheibe definiert, bei der, auf diesen Betriebszustand hin optimierte Mengen an Primärluft, Scheibenluft und Düsenluft zugeführt werden.In this case, a distinction is made between the idle state, two heat-up phases, one burning-on phase, one main burning phase and two different burn-out phases. For each of these Abbrandphasen a position of the air distribution disc is defined in which, in this operating state optimized amounts of primary air, disc air and nozzle air are supplied.
Der Ofen wird vom Benutzer, beginnend im Ruhezustand, mittels (beispielsweise) dreimaliger Brennstoffauflage, die in zeitlichem Abstand voneinander erfolgt, angeheizt. Im Ruhezustand ist die Reglerscheibe in der ersten Reglerstellung. Die Regelelektronik stellt den Anstieg der Temperatur und die Geschwindigkeit des Anstiegs fest. Wenn diese höher ist, als es der Startänderung TFR,Start' (beispielsweise 3°C/min) entspricht, so erkennt sie den Beginn eines Heizvorganges, nämlich die erste Anheizphase, lässt aber die Reglerscheibe 4 noch in der ersten Reglerstellung.The oven is heated by the user, starting at rest, by means of (for example) three times fuel deposition, which takes place at a time interval from each other. In idle state, the controller disk is in the first controller position. The control electronics detect the increase in temperature and the rate of increase. If this is higher than the start change T FR, Start 'corresponds (for example, 3 ° C / min), it recognizes the beginning of a heating process, namely the first heating phase, but leaves the controller disk 4 still in the first control position.
Sodann gibt es zwei Möglichkeiten:
- A) Wenn die errechnete Feuerraumtemperatur TFR für einen längeren Zeitraum als eine vorbestimmte Endzeit τEnde (beispielsweise 300sec) niedriger ist als eine vorbestimmte Endtemperatur TEnde (beispielsweise 200°C), beispielsweise, weil nicht ausreichend Brennmaterial im Ofen ist, so erkennt die Regelelektronik das Ende des Brennvorganges und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung, der Ruhezustand ist erreicht, der Zyklus ist beendet.
- B) Wenn die errechnete Feuerraumtemperatur TFR höher wird, als die vorgegebene Anheiztemperatur TAnheiz (beispielsweise 700°C), gegebenenfalls unter der Maßgabe, dass die Überschreitung über eine vorbestimmte Zeit τAnheiz (beispielsweise 300sec) erfolgen muss (ausreichende Brennstoffmenge), so verstellt die Regelelektronik die Reglerscheibe 4 von der ersten Reglerstellung in die zweite Reglerstellung, die zweite Anheizphase ist erreicht.
- A) If the calculated firing space temperature TFR is lower than a predetermined end temperature T end (eg, 200 ° C) for a period longer than a predetermined end time τ end (eg, 300 ° C), for example, because there is insufficient fuel in the furnace, the control electronics will detect the end of the burning process and puts the controller disk 4 back into the first controller position, the idle state is reached, the cycle is ended.
- B) If the calculated combustion chamber temperature T FR is higher than the predetermined heating temperature T Anheiz (700 ° C, for example), provided that the excess over a predetermined time τ Anheiz must (for example, 300sec) (sufficient amount of fuel), so the control electronics adjusts the control disk 4 from the first control position to the second control position, the second heating phase is reached.
Ausgehend von der zweiten Anheizphase gibt es, in Abhängigkeit von der weiteren Entwicklung der Feuerraumtemperatur TFR, drei Möglichkeiten:
- A) Wenn die Feuerraumtemperatur TFR für einen längeren Zeitraum als eine vorbestimmte Endzeit τEnde (beispielsweise 300sec) niedriger ist als eine vorbestimmte Endtemperatur TEnde (beispielsweise 200°C) (Brennstoffende), so erkennt die Regelelektronik das Ende des Brennvorganges und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung, der Ruhezustand ist erreicht, der Zyklus ist beendet.
- B) Wenn die Änderung (Verringerung) der Feuerraumtemperatur TFR' kleiner (= schneller) ist, als es einer ersten Übergangsgeschwindigkeit TFR41a' (beispielsweise -7,5°C/sec) entspricht (Öffnen der Brennraumtür zum Nachlegen), so erkennt die Regelelektronik den die Notwendigkeit des Übergangs des Brennvorganges in die sogenannte Anbrennphase und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung.
- C) Wenn die Änderung (Verringerung) der Feuerraumtemperatur TFR' kleiner (= schneller) ist, als es einer zweiten Übergangsgeschwindigkeit TFR41b' (beispielsweise -5,0°C/sec) entspricht, dies aber bei einer Temperatur, die unter einer sogenannten ersten Übergangstemperatur TFR41 liegt, so erkennt die Regelelektronik ebenfalls den Übergang des Brennvorganges in die sogenannte Anbrennphase und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung.
- A) If the firing chamber temperature T FR for a period longer than a predetermined end time τ end (for example, 300sec) is lower than a predetermined end temperature T end (for example, 200 ° C) (fuel end), then recognizes the control electronics the end of the burning process and puts the controller disk 4 back into the first controller position, the idle state is reached, the cycle is ended.
- B) If the change (decrease) in the combustion chamber temperature T FR 'is smaller (= faster) than corresponds to a first transition velocity T FR41a ' (for example -7.5 ° C / sec) (opening of the combustion chamber door for replenishment ), then recognizes the control electronics the need for the transition of the firing process in the so-called Anbrennphase and provides the regulator plate 4 back to the first regulator position.
- C) If the change (decrease) in the firing chamber temperature T FR 'is smaller (= faster) than it corresponds to a second transition velocity T FR41b ' (for example -5.0 ° C / sec), but at a temperature below that so-called first transition temperature T FR41 , so the control electronics also detects the transition of the firing process in the so-called Anbrennphase and puts the controller disk 4 back into the first controller position.
Nach dem Erreichen der Anbrennphase gibt es, in Abhängigkeit des weiteren Verlaufes der Feuerraumtemperatur TFR, zwei Möglichkeiten:
- A) Wenn die Feuerraumtemperatur TFR niedriger ist als eine vorbestimmte Endtemperatur TEnde (beispielsweise 200°C), gegebenenfalls erst nach einem längeren Zeitraum als eine vorbestimmte Endzeit τEnde (beispielsweise 300sec) (Brennstoffende), so erkennt die Regelelektronik das Ende des Brennvorganges, belässt die Reglerscheibe 4 in der ersten Reglerstellung, der Ruhezustand ist erreicht, der Zyklus ist beendet.
- B) Wenn die Feuerraumtemperatur TFR über eine vorbestimmte Hauptbrenntemperatur TPhase12 (beispielsweise 680°C) steigt, so erkennt die Regelelektronik den Übergang des Brennvorganges in die sogenannte Hauptbrennphase und stellt die Reglerscheibe 4 wieder (nach der zweiten Anheizphase) in die zweite Reglerstellung.
- A) If the firing chamber temperature T FR is lower than a predetermined end temperature T end (for example 200 ° C), possibly only after a longer period than a predetermined end time τ end (for example 300sec) (fuel end), the control electronics detects the end of the firing process , leaves the controller disk 4 in the first control position, the idle state is reached, the cycle is completed.
- B) When the firing chamber temperature T FR rises above a predetermined main firing temperature T phase 12 (for example 680 ° C.), the control electronics detects the transition of the firing process to the so-called main firing phase and sets the regulator disk 4 (after the second firing phase) into the second regulator position.
Nach dem Erreichen der Hauptbrennphase wird diese beibehalten, bis das Unterschreiten einer Ausbrandtemperatur TFR23 und/oder eine Abkühlgeschwindigkeit unter (= schneller) einer vorgegebenen Ausbrandtemperaturabsenkung TFR23' (beispielsweise -7,5°C/sec, entspricht dem Nachlegen von Brennstoff) festgestellt wird. So wird von der Regelelektronik erkannt, dass die erste Ausbrandphase erreicht ist, und die Reglerscheibe 4 wird in ihre dritte Reglerstellung gebracht.After reaching the main combustion phase, this is maintained until the undershooting of a burnout temperature T FR23 and / or a cooling rate below (= faster) a predetermined Ausbrandtemperaturabsenkung T FR23 '(for example, -7.5 ° C / sec, corresponds to the refueling) becomes. Thus, it is recognized by the control electronics that the first burn-out phase is reached, and the control disk 4 is brought into its third control position.
Nach dem Erreichen der ersten Ausbrandphase gibt es drei Möglichkeiten:
- A) Wenn die Änderung (Verringerung) der Feuerraumtemperatur TFR' kleiner (= schneller) ist, als es der ersten Übergangsgeschwindigkeit TFR41a' (beispielsweise -7,5°C/sec, Nachlegen) entspricht, so erkennt die Regelelektronik den Übergang des Brennvorganges in die sogenannte Anbrennphase und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung.
- B) Wenn die Änderung (Verringerung) der Feuerraumtemperatur TFR' kleiner (= schneller) ist, als es der zweiten Übergangsgeschwindigkeit TFR41b' (beispielsweise -5,0°C/sec) entspricht, dies aber bei einer Temperatur, die unter der sogenannten ersten Übergangstemperatur TFR41 liegt, so erkennt die Regelelektronik ebenfalls den Übergang des Brennvorganges in die sogenannte Anbrennphase und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung.
- C) In allen anderen Fällen wird von der Regelelektronik nach einer Wartezeit (beispielsweise zwei Minuten) der Übergang in die zweite Ausbrandphase erkannt und die Reglerscheibe 4 in ihre vierte Reglerstellung gebracht.
- A) If the change (decrease) in the firing chamber temperature T FR 'is smaller (= faster) than corresponds to the first transition velocity T FR41a ' (for example -7.5 ° C / sec, refueling), then the control electronics detects the transition of the Burning process in the so-called Anbrennphase and sets the controller disk 4 back to the first controller position.
- B) If the change (decrease) in the firing chamber temperature T FR 'is smaller (= faster) than it corresponds to the second transition velocity T FR41b ' (for example -5.0 ° C / sec), but at a temperature lower than that so-called first transition temperature T FR41 , so the control electronics also detects the transition of the firing process in the so-called Anbrennphase and puts the controller disk 4 back into the first controller position.
- C) In all other cases, the control electronics after a waiting time (for example, two minutes), the transition to the second burn-out detected and brought the controller disk 4 in its fourth control position.
Nach dem Erreichen der zweiten Ausbrandphase gibt es drei Möglichkeiten:
- A) Wenn die Änderung (Verringerung) der Feuerraumtemperatur TFR' kleiner (= schneller) ist, als es der ersten Übergangsgeschwindigkeit TFR41a' (beispielsweise -7,5°C/sec, Nachlegen) entspricht, so erkennt die Regelelektronik den Übergang des Brennvorganges in die sogenannte Anbrennphase und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung.
- B) Wenn die Änderung (Verringerung) der Feuerraumtemperatur TFR' kleiner (= schneller) ist, als es der zweiten Übergangsgeschwindigkeit TFR41b' (beispielsweise -5,0°C/sec) entspricht, dies aber bei einer Temperatur, die unter der sogenannten ersten Übergangstemperatur TFR41 liegt, so erkennt die Regelelektronik ebenfalls den Übergang des Brennvorganges in die sogenannte Anbrennphase und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung.
- C) Wenn die errechnete Feuerraumtemperatur TFR niedriger ist als eine vorbestimmte Endtemperatur TEnde (beispielsweise 200°C) (beispielsweise, weil nicht mehr ausreichend Brennmaterial im Ofen ist), so erkennt die Regelelektronik das Ende des Brennvorganges und stellt die Reglerscheibe 4 wieder in die erste Reglerstellung, der Ruhezustand ist erreicht, der Zyklus ist beendet.
- A) If the change (decrease) in the firing chamber temperature T FR 'is smaller (= faster) than corresponds to the first transition velocity T FR41a ' (for example -7.5 ° C / sec, refueling), then the control electronics detects the transition of the Burning process in the so-called Anbrennphase and sets the controller disk 4 back to the first controller position.
- B) If the change (decrease) in the firing chamber temperature T FR 'is smaller (= faster) than it corresponds to the second transition velocity T FR41b ' (for example -5.0 ° C / sec), but at a temperature lower than that so-called first transition temperature T FR41 , so the control electronics also detects the transition of the firing process in the so-called Anbrennphase and puts the controller disk 4 back into the first controller position.
- C) When the calculated combustion chamber temperature T FR is lower than a predetermined end temperature T end (for example, 200 ° C) (for example, because not more sufficient fuel is in the oven), so the control electronics detects the end of the burning process and sets the regulator disc 4 back to the first regulator position, the idle state is reached, the cycle is completed.
In den einzelnen Reglerstellungen liegen beispielsweise folgende Verhältnisse der Größen der einzelnen Öffnungen (in mm2) vor, wobei stets zusätzlich die Sekundärluftöffnung 13 mit einer Größe von 325 mm2 offen ist:
Diese Verteilung der Luft, insbesondere der Primärluft, die ja von unten durch den Rost direkt in den Brennstoff strömt, bewirkt, dass vom Ruhezustand (erste Reglerstellung) weg und in der ersten Anheizphase (erste Reglerstellung) ein rascher Start und ein rasches Anbrennen des aufgelegten Brennstoffes erreicht wird, und dass während der zweiten Ausbrandphase (vierte Reglerstellung) eventuelle Brennstoffreste zügig an- und abbrennen, was unter Umständen (Nachlegen von Brennstoff) zu einem (erneuten) Anfachen des Feuers und wieder in die Anbrennphase führt; meist aber zum Absenken der Temperatur und damit in den Ruhezustand.This distribution of the air, in particular the primary air, which flows from the bottom through the grate directly into the fuel causes, from the idle state (first regulator position) away and in the first heating phase (first regulator position) a quick start and a rapid burning of the launched Fuel is achieved, and that during the second burn-out phase (fourth regulator position) any fuel residues quickly burn on and burn off, which may lead (refueling) to (re) firing the fire and back into the burning phase; but mostly to lower the temperature and thus in the resting state.
Während der zweiten Anheizphase (zweite Reglerstellung) wird durch das Absperren der Primärluft und die insgesamt starke Luftzufuhr ein stabiles, aber nicht übermäßig loderndes Feuer erzielt, was eine gute und ausdauernde Heizleistung bewirkt. Kommt es dabei zu einem Absinken der Temperatur, so wird durch den Übergang zur Anbrennphase (erste Reglerstellung) mit ihrem Primärluftanteil das Feuer weiter in Gang gehalten.During the second heating phase (second control position) a stable, but not excessively flaming fire is achieved by blocking the primary air and the total strong air supply, which causes a good and lasting heating performance. If the temperature drops, the transition to the firing phase (first regulator position) with its primary air fraction keeps the fire going.
Bei Überschreiten der vorbestimmten Hauptbrenntemperatur TPhase12 während der Anbrennphase (erste Reglerstellung), was im Wesentlichen durch den Primärluftanteil geschehen kann, erfolgt der Übergang in die Hauptbrennphase (zweite Reglerstellung), bei der keine Primärluft zugeführt wird, was zu einer Beruhigung führt.When the predetermined main firing temperature T phase 12 is exceeded during the firing phase (first regulator position), which can essentially be done by the primary air fraction, the transition to the main firing phase (second regulator position) takes place in which no primary air is supplied, which leads to calm.
Wenn kein neuer Brennstoff aufgelegt wird, so sinkt schließlich die Temperatur, die erste Ausbrandphase ohne Primärluft und insgesamt reduzierter Luftzufuhr wird erreicht, gefolgt von der bereits weiter oben beschriebenen zweiten Ausbrandphase mit gewisser Zufuhr an Primärluft, entweder zur Beendigung oder zum Anfachen des Brandes.When no new fuel is applied, the temperature eventually drops, the first burnout phase without primary air and reduced total air supply is achieved, followed by the second burnout phase with some primary air supply already described above, either to end or to ignite the fire.
Über die drei Phasenübergänge beim Feststellen eines raschen Temperaturabfalls ist noch auszuführen, dass ein derart rascher Temperaturabfall nur durch das Öffnen der Türe beim Nachlegen von Brennstoff bewirkt werden kann, was jedes Mal den Übergang auf die Anbrennphase mit hohem Primärluftanteil bewirkt. Der langsamere Abfall der Temperatur ist durch das Ende bzw. das nahende Ende des Verbrennungsprozesses durch Brennstoffmangel bedingt und führt zu entsprechender Reaktion der Regelung.About the three phase transitions in determining a rapid drop in temperature is still to be stated that such a rapid drop in temperature can be effected only by opening the door when refueling, which causes each time the transition to the Anbrennphase with high primary air content. The slower drop in temperature is due to the end or the approaching end of the combustion process due to fuel shortage and leads to a corresponding reaction of the scheme.
Die in der Zeichnung dargestellten Öffnungen und die in der Beschreibung angeführten Parameter, Temperaturen und Zeitabläufe, die in der elektronischen Regelung eingestellt sind, sind an die Heizleistung, an die Geometrie des Brennraumes und an die Brennraumauskleidung (Schamott) des zur Beschreibung herangezogenen Kaminofens angepasst. Bei einer veränderten Brennraumgeometrie oder bei Veränderung der Heizleistung, bei Veränderung der Brennraumauskleidung etc. müssen die Öffnungen und die Stellungen der Reglerscheibe bzw. die Parameter, Temperaturen und Zeitabläufe verändert bzw. angepasst werden.The openings shown in the drawing and the parameters, temperatures and timings set in the electronic control are adapted to the heating power, the geometry of the combustion chamber and the combustion chamber lining (fireclay) of the fireplace used for the description. With a changed combustion chamber geometry or with a change in the heating power, with a change in the combustion chamber lining etc., the openings and the positions of the regulator disk or the parameters, temperatures and time sequences must be changed or adjusted.
Durch die erfindungsgemäße Regelung erreicht man es, sowohl die Emissionen des Heizgases (CO-Gehalt, Staubgehalt, OGC-Emissionen [organischer Kohlenstoff, wegen der Gesundheitsgefahr ein wesentlicher Wert für die Belastung der Umwelt, kann durch hohe Verbrennungstemperaturen besonders zu Beginn des Brennvorganges reduziert werden]) sehr stark zu reduzieren, als auch den Wirkungsgrad des Ofens erheblich zu erhöhen.By the regulation according to the invention it is achieved, both the emissions of the heating gas (CO content, dust content, OGC emissions [organic carbon, because of the health hazard a significant value for the burden on the environment, can be reduced by high combustion temperatures, especially at the beginning of the firing process ]) to greatly reduce, as well as to increase the efficiency of the furnace considerably.
Der dargestellte Verstellmotor ist bevorzugt mit einer Rutschkupplung ausgestattet, dadurch kann die Reglerscheibe, wenn z.B. der Strom ausfällt oder der Motor kaputt geht, auch mit der Hand verstellt werden. Somit ist auch in Ausnahmesituationen ein Notbetrieb des Ofens möglich.The adjusting motor shown is preferably equipped with a slip clutch, thereby the regulator disc, if, for example, the power fails or the engine breaks down, can also be adjusted by hand. Thus, emergency operation of the stove is possible even in exceptional situations.
Es können selbstverständlich weitere Phasen mit weiteren Stellungen der Reglerscheibe vorgesehen werden, für das Verfahren ist es auch nicht notwendig, dass eine Reglerscheibe eingesetzt wird, wenn auch wegen der Regelung von einem gemeinsamen Verteilerkasten aus die Regelung sehr zuverlässig und von den Außenbedingungen unabhängig wird. Es ist für das Verfahren ebenso möglich, einzelne Klappen oder Schieber einzeln anzusteuern, wenn es auch einen größeren apparativen Aufwand mit sich bringt. Für den Kaminofen wiederum ist die Verwendung der Reglerscheibe von großem Wert, auch dann, wenn damit ein anderer Verfahrensablauf verwirklicht wird.Of course, further phases can be provided with further positions of the regulator disk, it is also not necessary for the method to use a regulator disk, although the regulation becomes very reliable and independent of the external conditions because of the regulation from a common distribution box. It is also possible for the method to individually control individual flaps or slides, although it also entails a greater outlay on equipment. For the stove, in turn, the use of the regulator disc is of great value, even if it is a different process is realized.
Es ist weiters möglich, auf eine der beiden oder auch auf beide Anheizphasen zu verzichten, dadurch wird die Dauer bis zum erreichen eines stabilen Feuers verlängert, was mit einer Anhebung der Schadstoffemissionen einhergeht. Insbesondere in Ländern oder Regionen mit gering ausgeprägtem Umweltbewusstsein ist dies eine Möglichkeit einer, wenn auch nicht zu billigenden Vereinfachung.It is also possible to dispense with one of the two or both heating phases, thereby extending the time to reach a stable fire, which is associated with an increase in pollutant emissions. In particular, in countries or regions with low environmental awareness, this is a possibility of simplification, albeit not to be endorsed.
Schließlich sind die angegebenen Zeiten, Temperaturen und Temperaturgradienten nur als Richtwerte zu verstehen und von Fall zu Fall anzupassen.Finally, the specified times, temperatures and temperature gradients are to be understood as indicative only and to be adapted on a case-by-case basis.
Claims (2)
- Stove having a combustion chamber having a grate, a back wall, side walls, a front door and a covering plate, said combustion chamber having a distributor chamber (3) having a wall which separates it from three channels that are separate from one another, one for the primary air (7), one for the secondary air (6) and one for the nozzle air (5), characterised in that the wall has a circular opening covering all channels which is capped by a rotatable regulating disc (4), the regulating disc (4) has recesses or openings (11) through which connections of variable cross-section between the distributor chamber and the individual channels can be produced, and an opening (13) of fixed cross-section between the distributor chamber (3) and the secondary air channel (6) is provided.
- Stove according to claim 1, characterised in that the regulating disc (4) is rotated by a motor (12).
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