EP2530386A1 - Kaminfeuerstelle - Google Patents

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Publication number
EP2530386A1
EP2530386A1 EP12004159A EP12004159A EP2530386A1 EP 2530386 A1 EP2530386 A1 EP 2530386A1 EP 12004159 A EP12004159 A EP 12004159A EP 12004159 A EP12004159 A EP 12004159A EP 2530386 A1 EP2530386 A1 EP 2530386A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
catalytically active
combustion chamber
filter element
fireplace
hot gases
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12004159A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schreier
Andreas Klein
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.)
Hark & Co KG Kamin- und Kachelofenbau GmbH
Original Assignee
Hark & Co KG Kamin- und Kachelofenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hark & Co KG Kamin- und Kachelofenbau GmbH filed Critical Hark & Co KG Kamin- und Kachelofenbau GmbH
Publication of EP2530386A1 publication Critical patent/EP2530386A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F24B1/006—Stoves or ranges incorporating a catalytic combustor

Definitions

  • the invention relates to a fireplace hearth, comprising a combustion chamber with an openable door, a chimney connection to supply the hot gases from the combustion chamber through the chimney connection a fireplace and with a Schugasraum, in the flow direction of the hot gases between at least partially through which the hot gases filter element at the top , in particular rearward region of the combustion chamber and the chimney connection is arranged.
  • Such fireplace hearths are in the art, for example, from the publications DE 20 2009 014 002 and EP 1 353 125 known.
  • In these chimney fire places come as a filter in the upper, eg rear area of the combustion chamber, for example, plates of a ceramic foam used, which are at least partially, if necessary. Also flows through the hot gases generated in the combustion chamber.
  • the object of the invention is therefore to develop a fireplace fire of the type mentioned in such a way that a further improvement of the exhaust gas values, in particular with respect to the gaseous components can be achieved with consistently low or even reduced particulate matter in the exhaust gases compared to the known fireplace fire.
  • this object is achieved in that at a fireplace fire of the type mentioned in Schugasraum, ie between the filter element, which is at least partially flows through the combustion chamber leaving the fuel gases and the chimney connection, which leads into the chimney, in the flow path of the heating gases on the hot gases catalytically active element is arranged.
  • the flow path is understood to mean that path through which the heating gases flow from the combustion chamber in the direction of the chimney connection in order to be supplied from there to a chimney / chimney.
  • the heating gas space is that space which, as mentioned at the beginning, is arranged between the combustion chamber and the chimney connection, through which therefore the flow path of the heating gases leads.
  • such a heating gas space can be located substantially in the rear upper region relative to the combustion chamber.
  • at least the essential volume fraction of the heating gas space is formed, but it may also extend with a smaller volume fraction downstream of the combustion chamber and / or above the combustion chamber. It can also be provided that an air supply duct is guided by this significant volume fraction of the heating gas space.
  • this Schusterraum represents a direct connection between the combustion chamber and chimney connection or makes a certain desired guidance of the hot gases, e.g. in that the heating gas space is divided into several trains, e.g. is divided at least one falling and one rising train, so the hot gases, e.g. meandering down and up leads, if necessary. Also several times, until the hot gases reach the chimney connection.
  • the above-mentioned and known in the art filter element such as a foam ceramic plate can be operated in an optimal post-combustion temperature range, which is achieved for example by the fact that this filter element is exposed in operation directly to the flame and the radiant heat of the burning fire and so in Operation is heated to very high temperatures, which achieve optimum afterburning, but would be too high for catalyst materials.
  • a filter element through which at least a part of the heating gases leaves the combustion chamber and passes into the heating gas chamber, for example, also reach a glowing state during operation.
  • At least one catalytically active element is now provided in the flow path after said filter element in the heating gas space, which is thus arranged in a region in which the temperature has decreased relative to the temperature of the aforementioned filter element.
  • the arrangement is selected such that the catalytically active element does not exceed the aging temperature of the catalyst material used during operation of the fireplace hearth, e.g. that is, does not exceed 1000 degrees Celsius, but in particular is still heated to the optimum working temperature of the catalyst material, e.g. 800-900 degrees Celsius or at least up to the light-off temperature.
  • aging temperature is understood to mean the temperature above which a catalyst is damaged in continuous operation, e.g. by sintering or melting processes.
  • the light-off temperature is the temperature at which a catalyst material triggers a chemical reaction, in particular e.g. at least 250 degrees.
  • temperatures may be dependent on the particular catalyst materials used.
  • catalyst materials chromium, palladium, platinum, rhodium or other noble metals or other suitable materials, both in pure form as well as a mixture in a certain desired mixing ratio.
  • the formation of the catalytically active coating as a layer of nano-particles can also be provided.
  • the catalytically active element is designed as a baffle plate, which is arranged in the heating gas space in the flow path of the heating gases and at the catalytically coated surface, the hot gases flow past and are treated so catalytically.
  • the catalytically active element may also be formed as a second filter, in particular a second filter plate with a catalytically active coating, which is at least partially flowed through by the heating gases. It may be in such a filter, e.g. to act a foam ceramic plate, which is catalytically coated.
  • this second filter may be identical to the aforementioned filter, apart from an additional subsequently applied catalytic coating.
  • the second filter plate is made in the same process as the first mentioned filter element.
  • baffle plate or second filter element which are each coated catalytically, not only one may be provided in the flow path, but if necessary.
  • baffle plate or second filter element which are each coated catalytically, not only one may be provided in the flow path, but if necessary.
  • baffle plate or second filter element which are each coated catalytically, not only one may be provided in the flow path, but if necessary.
  • baffle plate or second filter element which are each coated catalytically
  • the catalytically active elements following one another in the flow direction are coated with different catalytically active materials, in particular those which catalytically convert the various gas constituents and / or whose optimum operating temperature range and / or light-off temperature are different from each other, in particular decreases in the flow direction ,
  • the catalytically active element in the flow direction of the hot gases within the Schugasraumes before or behind or in both arrangements i. is arranged both before and behind an air supply duct, by means of the fresh combustion air can be fed into the heating gas chamber.
  • the air supply can also reduce the temperature to a level which is harmless for catalytic materials, as described above.
  • the air supply channel is at least partially disposed above the combustion chamber and a catalytically active element is disposed at least below the air supply duct.
  • a catalytically active element is disposed at least below the air supply duct.
  • Such an arrangement may be particularly preferably provided at a distance below the air supply duct, e.g. by hanging the element to the air supply duct, e.g. as a baffle plate with a overflowed by the hot gases coating or as a flow-through catalytically active filter element.
  • the guided air is not conducted into the heating gas space through the air supply duct, but past it, e.g. to a dishwashing.
  • the guided air in this case only absorbs heat from the heating gas space and carries preheated air, e.g. for disc rinsing.
  • the temperature in the heating gas space is only slightly reduced to an ideal for catalytically active materials temperature level.
  • the construction according to the invention described here or arrangement of at least one catalytically active element in the heating gas space can be provided with basically any other construction of a fireplace with a combustion chamber.
  • combustion chambers with limiting wall areas made of refractory materials, such as fireclay or vermiculite or ceramic, such combustion chambers may have in a conventional manner an upper and preferably rearwardly oriented outlet opening for the withdrawal of the heating gases from the combustion chamber, here at least in part or completely by a filter element permeable to hot gases, eg a foam ceramic plate is closed.
  • a filter element permeable to hot gases eg a foam ceramic plate is closed.
  • the catalytically active coating of the elements used according to the invention may in particular be chosen such that hydrocarbons are catalytically converted to harmless gas constituents.
  • FIG. 1 shows in a sectional side view as an overview of a fireplace hearth 1 according to the invention with a combustion air supply 2, which is realized by a lower Feuerraummulde 3 through, with the limited down through the Feuerraummulde 3 combustion chamber 4 laterally, backwards and upwards by refractory bricks or plates 4a (lateral plates), 4b (lateral rear plates), 4c (rear back plate), 4d (upper plate) and 4e (upper rear plate for fuel gas continuous plate).
  • refractory bricks or plates 4a lateral plates
  • 4b lateral rear plates
  • 4c rear plate
  • 4d upper plate
  • 4e upper rear plate for fuel gas continuous plate
  • the plate 4e is here e.g. formed by a continuous flow of hot gas foam ceramic plate preferably without catalytically active coating.
  • the filter 4e thus formed is completely traversed by the hot gases, but it may be provided only a partial flow, for. if the filter element 4e does not completely close the passage opening from the combustion chamber 4 to the heating gas chamber 5 or has a bypass-like recess.
  • the combustion chamber 4 is closed by an openable door, not shown here, which may have a glass pane, for example, so that the fire can be observed by persons.
  • the geometry of the combustion chamber 4 shown here is only to be understood as an example and does not otherwise limit the invention. Any kind of combustion chamber geometry is possible.
  • an air supply duct 7 is provided, which in this embodiment extends essentially horizontally from the rear to the front and also carries combustion air in this direction, and, for example, in this direction. may have a rear portion with a constant, substantially rectangular cross-section which widens in a front portion 7a and opens into a gap 8, so that air flowing through the air supply channel 7 may be provided at the front gap 8 for a door air purge.
  • the channel 7, in particular here only about 25% of the total width of the Schugasraumes 5 is wide, laterally, ie left and flow around right from the direction of the door.
  • the air also supplied into the heating gas chamber through the channel 7 and leaving the openings 14 may assist the post-combustion process.
  • FIG. 1 shows here that in the heating gas chamber 5, which is located in the flow path between the combustion chamber 4 and the chimney port 6, a catalytically acting coated baffle plate 9 is arranged at a distance below the air supply duct 7.
  • the catalytically acting baffle plate 9 is arranged with its rear end face 9a near the rear wall of the heating gas chamber 5, so that there is only a slight distance between the rear end face 9a and said wall for passing or flowing around the heating gases around the plate 9 , It is therefore apparent that here mainly a flow around the baffle plate 9 takes place at the front end surface 9b as well as on the side surfaces 9c.
  • the figure further shows that above the air supply duct 7 another, e.g. also catalytically coated baffle plate 13 may be arranged, the loose, but guided in bolts 16, rests on the air supply duct 7.
  • another e.g. also catalytically coated baffle plate 13 may be arranged, the loose, but guided in bolts 16, rests on the air supply duct 7.
  • the upper baffle plate 13 protrudes on the right and left side over the channel 7 over as the lower baffle plate 9.
  • the baffle plate 13 is arranged so that the plate 13 with its front end face 13a directly against a limiting wall 5a of the heating gas chamber 5, however forms a uniform distance to the rear and the two lateral boundary surfaces, so that here essentially results through the upper baffle plate 13, a U-shaped flow cross-section for the hot gases, ie the hot gases flow around here the baffle plate 13 only laterally and on the rear end face 13b.
  • the lower baffle plate 9 Due to the fact that the lower baffle plate 9 is flowed around mainly on the front end face and laterally, it follows accordingly with reference to the FIG. 1 by the installation of the baffles 9 and 13, a flow path, the is substantially S-shaped with respect to a main component of the flow, namely past the front edge of the lower baffle plate 9, then between the baffles 9 and 13 from front to back and in the further course up to the rear end face 13b of the upper baffle plate over. Another component of the flow is the side of the baffles over.
  • baffle plates instead of the flow around baffle plates, it can also be provided to arrange behind the filter element 4e, which has no catalytically active coating, at least a second filter element, which has a catalytically active coating and also at least a portion of the heating gas flows through it.
  • the catalytic treatment would not take place with a surface flow past, but with a flow through the at least one second filter element.
  • Such a filter element with a catalytically active coating can e.g. be arranged behind the filter element 4e at a distance and in an orientation, so that both filter elements are parallel.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kaminfeuerstelle (1) umfassend eine Brennkammer (4) mit einer öffenbaren Tür, einem Kaminanschluß (6), um die Heizgase aus der Brennkammer (4) durch den Kaminanschluß (6) einem Kamin zuzuführen und mit einem Heizgasraum (5), der in Strömungsrichtung der Heizgase zwischen einem zumindest von einem Teil der Heizgase durchströmten Filterelement (4e) am oberen, insbesondere rückwärtigen Bereich der Brennkammer (4) und dem Kaminanschluß (6) angeordnet ist, wobei im Heizgasraum (5) im Strömungsweg der Heizgase wenigstens ein auf die Heizgase katalytisch wirkendes Element angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kaminfeuerstelle, umfassend eine Brennkammer mit einer öffenbaren Tür, einem Kaminanschluss, um die Heizgase aus der Brennkammer durch den Kaminanschluss einem Kamin zuzuführen und mit einem Heizgasraum, der in Strömungsrichtung der Heizgase zwischen einem zumindest teilweise von den Heizgasen durchströmten Filterelement am oberen, insbesondere rückwärtigen Bereich der Brennkammer und dem Kaminanschluss angeordnet ist.
  • Derartige Kaminfeuerstellen sind im Stand der Technik z.B. aus den Veröffentlichungen DE 20 2009 014 002 und EP 1 353 125 bekannt. In diesen Kaminfeuerstellen kommen als Filter im oberen, z.B. rückwärtigen Bereich der Brennkammer z.B. Platten aus einer Schaumkeramik zum Einsatz, die zumindest teilweise, ggfs. auch vollständig von den in der Brennkammer erzeugten Heizgasen durchströmt sind.
  • Hierdurch wird z.B. bewirkt, dass sich in der kälteren Aufheizphase die Verbrennungsprodukte in den Heizgasen, wie Ruß und Aerosole oder auch sonstige Partikel an dem Filterelement niederschlagen und in der späteren Phase höherer Verbrennungstemperaturen nachverbrannt werden, so dass sich solche Filterelemente auch automatisch reinigen nach Erreichen einer genügend hohen Betriebstemperatur. In der Hochtemperaturphase erfolgt ein unmittelbares Nachverbrennen von Verbrennungsprodukten am/im oder nach dem Filterelement, so dass Kaminfeuerstellen dieser Art deutlich geringere Umweltbelastungen, insbesondere geringere Feinstaubbelastungen produzieren.
  • Es ist auch weiterhin bekannt geworden, solche Filterelemente mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung einzusetzen, um auch eine katalytische Umsetzung von Schadstoffen, welche die Heizgase mit sich führen, zu erhalten, z.B. zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen. Hier ist es aber als problematisch anzusehen, dass die Filter, welche eine Brennkammer begrenzen und z.B. am oberen rückwärtigen Bereich der Brennkammer angeordnet sind, unmittelbar dem Feuer innerhalb der Brennkammer und der Strahlungshitze ausgesetzt sind, was zwar die Nachverbrennung begünstigt, jedoch eine katalytisch wirkende Beschichtung schnell altern und degenerieren lässt, so dass diese ihre Wirkung verliert bzw. zerstört wird. So steht eine solche Anordnung und Ausrüstung von Filterelementen im Widerspruch zu der Forderung möglichst hoher Filterelement-Temperaturen, um eine optimale Nachverbrennung zu erzielen
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kaminfeuerstelle der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine weitere Verbesserung der Abgaswerte, insbesondere hinsichtlich der gasförmigen Bestandteile bei gleichbleibend geringer oder sogar verringerter Feinstaubbelastung in den Abgasen gegenüber der bekannten Kaminfeuerstelle erzielt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einer Kaminfeuerstelle der eingangs genannten Art im Heizgasraum, also zwischen dem Filterelement, welches von den die Brennkammer verlassenden Heizgasen zumindest teilweise durchströmt ist und dem Kaminanschluß, der in den Schornstein führt, im Strömungsweg der Heizgase ein auf die Heizgase katalytisch wirkendes Element angeordnet ist.
  • Dabei wird als Strömungsweg derjenige Weg verstanden, den die Heizgase von der Brennkammer aus in Richtung des Kaminanschlusses durchströmen, um von dort einem Kamin / Schornstein zugeführt zu werden. Der Heizgasraum ist dabei derjenige Raum, der wie eingangs erwähnt zwischen der Brennkammer und dem Kaminanschluss angeordnet ist, durch den also der Strömungsweg der Heizgase führt.
  • Bei Kaminfeuerstellen der genannten Art kann ein solcher Heizgasraum sich im Wesentlichen im hinteren oberen Bereich relativ zur Brennkammer befinden. Dabei wird in einer möglichen Ausführung von diesem hinteren oberen Bereich zumindest der Wesentliche Volumenanteil des Heizgasraumes gebildet, er kann sich jedoch auch noch mit einem geringeren Volumenanteil hinter der Brennkammer nach unten und/oder oberhalb der Brennkammer erstrecken. Dabei kann es auch vorgesehen sein, dass ein Luftzuführungskanal durch diesen wesentlichen Volumenanteil des Heizgasraumes geführt ist. Mithin kann so unter dem Heizgasraum insgesamt der Raum verstanden werden, der in einer Kaminfeuerstelle zwischen Brennkammer und Kaminanschluß gegeben ist, unabhängig von dessen Formgestaltung.
  • Dabei ist es unerheblich, ob dieser Heizgasraum eine direkte Verbindung zwischen Brennkammer und Kaminanschluß darstellt oder eine bestimmte gewünschte Führung der Heizgase vornimmt, z.B. dadurch, dass der Heizgasraum in mehrere Züge, z.B. wenigstens einen fallenden und einen steigenden Zug aufgeteilt ist, also die Heizgase z.B. mäanderförmig nach unten und oben führt, ggfs. auch mehrfach, bis dass die Heizgase zum Kaminanschluß gelangen.
  • So kann das eingangs genannte und im Stand der Technik bekannte Filterelement, z.B. eine Schaumkeramikplatte in einem zur Nachverbrennung optimalen Temperaturbereich betrieben werden, der z.B. dadurch erreicht wird, das dieses Filterelement im Betrieb unmittelbar der Flamme und der Strahlungshitze des brennenden Feuers ausgesetzt ist und so im Betrieb auf sehr hohe Temperaturen geheizt wird, die eine optimale Nachverbrennung erzielen, jedoch für Katalysatormaterialien zu hoch wäre. Hier kann ein solches Filterelement, durch welches zumindest ein Teil der Heizgase die Brennkammer verlässt und in den Heizgasraum übergeht im Betrieb z.B. auch einen glühenden Zustand erreichen.
  • Erfindungsgemäß ist nun wenigstens ein katalytisch wirkendes Element im Strömungsweg nach diesem genannten Filterelement im Heizgasraum vorgesehen, welches somit ein einem Bereich angeordnet ist, in welchem die Temperatur gegenüber der Temperatur des vorgenannten Filterelementes abgenommen hat.
  • Hier kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Anordnung derart gewählt ist, dass das katalytisch wirkende Element im Betrieb der Kaminfeuerstelle die Alterungstemperatur des verwendeten Katalysatormaterials nicht überschreitet, z.B. also 1000 Grad Celsius nicht überschreitet, insbesondere jedoch noch auf die optimale Arbeitstemperatur des Katalysatormaterials geheizt wird, z.B. 800-900 Grad Celsius oder zumindest bis auf die Anspringtemperatur. So wird eine dauerhafte Funktion des katalytisch wirkenden Elementes sichergestellt in seinem optimalen Temperatur-Arbeitsbereich. Unter der Alterungstemperatur wird dabei die Temperatur verstanden, ab der ein Katalysator bei dauerhaften Betrieb Schaden nimmt, z.B. durch Sinter- oder Schmelzprozesse. Die Anspringtemperatur ist diejenige Temperatur, bei welcher ein Katalysatormaterial eine chemische Reaktion auslöst, insbesondere z.B. mindestens 250 Grad.
  • Diese Temperaturen können dabei von den jeweils verwendeten Katalysatormaterialien abhängig sein. Beispielsweise und die Erfindung nicht beschränkend können als Katalysatormaterialien Chrom, Palladium, Platin, Rhodium oder andere Edelmetalle oder sonstige geeignete Materialien eingesetzt werden, sowohl in reiner Form als auch als Mischung in einem bestimmten gewünschten Mischungsverhältnis. Auch die Ausbildung der katalytisch wirkenden Beschichtung als eine Schicht aus Nano-Partikeln kann vorgesehen sein.
  • In einer möglichen Ausführung kann es z.B. vorgesehen sein, dass das katalytisch wirkende Element als eine Prallplatte ausgebildet ist, die im Heizgasraum im Strömungsweg der Heizgase angeordnet ist und an deren katalytisch beschichteter Oberfläche die Heizgase vorbeiströmen und so katalytisch behandelt werden.
  • In einer anderen Ausführung kann das katalytisch wirkende Element auch als ein zweites Filter, insbesondere einer zweite Filterplatte mit katalytisch wirkender Beschichtung ausgebildet sein, die zumindest teilweise von den Heizgasen durchströmt ist. Es kann sich bei einem solchen Filter z.B. um eine Schaumkeramikplatte handeln, die katalytisch beschichtet ist.
  • Beispielsweise kann dieses zweite Filter zum eingangs genannten Filter identisch sein, abgesehen von einer zusätzlichen nachträglich aufgebrachten katalytischen Beschichtung. Z.B. ist die zweite Filterplatte im selben Prozess hergestellt, wie das erste eingangs genannte Filterelement.
  • Von einer zuvor genannten Prallplatte oder zweiten Filterelement, welche jeweils katalytisch beschichtet sind, kann im Strömungsweg nicht nur eines vorgesehen sein, sondern ggfs. mehrere, insbesondere im Strömungsweg hintereinander liegende Prallplatten / zweite Filterelemente. Dies hat den Vorteil, dass die Temperatur von einem katalytisch wirkenden Elemente in Strömungsrichtung zum nächsten abnimmt.
  • Hier kann es auch vorgesehen sein, dass die in Strömungsrichtung aufeinander folgenden katalytisch wirkenden Elemente mit unterschiedlichen katalytisch wirkenden Materialien beschichtet sind, insbesondere solchen die verschiedene Gasbestandteile katalytisch umwandeln und/oder deren optimaler Arbeitstemperaturbereich und/oder deren Anspringtemperatur voneinander verschieden ist, insbesondere in Strömungsrichtung abnimmt.
  • Vorteilhaft ist es in allen Fällen, wenn das katalytisch wirkende Element im Strahlungsschatten des Filterelementes angeordnet ist, welches den Brennraum vom Heizgasraum abgrenzt. So wird eine ausreichende Beheizung durch die durchströmenden oder vorbeiströmenden Heizgase erreicht und eine Überhitzung vermieden.
  • Weiterhin kann es auch vorgesehen sein, dass das katalytisch wirkende Element in Strömungsrichtung der Heizgase innerhalb des Heizgasraumes vor oder hinter oder in beiden Anordnungen, d.h. sowohl vor als auch hinter einem Luftzuführungskanal angeordnet ist, mittels dem frische Verbrennungsluft in den Heizgasraum zuführbar ist.
  • Dies unterstützt zum einen eine Nachverbrennung im Heizgasraum durch Frischluft und zum anderen kann durch die Luftzuführung auch eine Temperaturreduktion erfolgen auf ein für katalytische Materialen unbedenkliches Niveau, wie zuvor beschrieben.
  • Hierbei kann es in einer Ausführung der Kaminfeuerstelle vorgesehen sein, dass der Luftzuführungskanal zumindest bereichsweise oberhalb der Brennkammer angeordnet ist und ein katalytisch wirkendes Element zumindest unter dem Luftzuführungskanal angeordnet ist. Eine solche Anordnung kann besonders bevorzugt in einem Abstand unter dem Luftzuführungskanal vorgesehen sein, z.B. durch hängende Befestigung des Elementes am Luftzuführungskanal, z.B. als Prallplatte mit einer von den Heizgasen überströmten Beschichtung oder auch als durchströmtes katalytisch wirkendes Filterelement.
  • Bei den zuvor genannten Ausführungen bzgl. der relativen Anordnung von einem katalytisch wirkenden Element und einem Luftzuführungskanal kann es in einer Ausführung auch vorgesehen sein, dass durch den Luftzuführungskanal die geführte Luft nicht in den Heizgasraum geleitet wird, sondern an diesem vorbei z.B. zu einer Scheibenspülung. Die geführte Luft nimmt in diesem Fall nur Wärme aus dem Heizgasraum auf und führt vorgewärmte Luft z.B. zur Scheibenspülung. Hierdurch wird die Temperatur im Heizgasraum nur leicht reduziert auf ein für katalytisch wirkende Materialien ideales Temperaturniveau.
  • Soweit in der vorliegenden Erfindungsbeschreibung Richtungsangaben, wie vorne, hinten, seitlich, oben oder unten genannt sind, sind diese so zu verstehen, dass eine Kaminfeuerstelle der eingangs genannten Art eine übliche Betriebsposition aufweist, wobei die Lage der öffenbaren Tür als vorne liegend verstanden wird. Die Richtungsangaben verstehen sich demnach so, als wenn eine Person vor der Brennkammer steht und die vordere öffenbare Tür auf die Person zuweist.
  • Die hier beschriebene erfindungsgemäße Konstruktion bzw. Anordnung von wenigstens einem katalytisch wirkenden Element im Heizgasraum kann bei grundsätzlich jeglicher sonstigen Konstruktion einer Kaminfeuerstelle mit einer Brennkammer vorgesehen sein.
  • Es kann sich dabei um übliche Brennkammern mit begrenzenden Wandbereichen aus feuerfesten Materialien, wie beispielsweise Schamotte oder Vermiculite oder Keramik handeln, wobei derartige Brennkammern in üblicher Weise eine obere und bevorzugt nach hinten orientierte Austrittsöffnung aufweisen können für den Abzug der Heizgase aus der Brennkammer, die hier zumindest zum Teil oder vollständig von einem für Heizgase durchlässigen Filterelement, z.B. einer Schaumkeramikplatte geschlossen ist.
  • Die katalytisch wirkende Beschichtung der erfindungsgemäß eingesetzten Elemente kann insbesondere derart gewählt sein, dass Kohlenwasserstoffe katalytisch umgesetzt werden zu unschädlichen Gasbestandteilen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit zwei Prallplatten ist in der nachfolgenden Figur dargestellt.
  • Die Figur 1 zeigt in einer seitlichen Schnittdarstellung als Übersicht eine erfindungsgemäße Kaminfeuerstelle 1 mit einer Verbrennungsluftzuführung 2, die durch eine untere Feuerraummulde 3 hindurch realisiert ist, wobei die nach unten durch die Feuerraummulde 3 begrenzte Brennkammer 4 seitlich, nach hinten und nach oben durch feuerfeste Steine bzw. Platten 4a (seitliche Platten), 4b (seitliche hintere Platten), 4c (hintere Rückplatte), 4d (obere Platte) und 4e (obere hintere für Heizgase durchgängige Platte) umgeben ist.
  • Die Platte 4e ist hier z.B. durch eine für Heizgase durchgängige Schaumkeramikplatte vorzugsweise ohne katalytisch wirkende Beschichtung ausgebildet. Hier wird dieses so gebildete Filter 4e vollständig von den Heizgasen durchströmt, es kann jedoch auch nur ein teilweises Durchströmen vorgesehen sein, z.B. wenn das Filterelement 4e die Durchgangsöffnung von der Brennkammer 4 zum Heizgasraum 5 nicht vollständig verschließt oder eine bypassartige Ausnehmung aufweist.
  • Nach vorne hin ist die Brennkammer 4 durch eine hier nicht dargestellte öffenbare Tür abgeschlossen, die beispielsweise eine Glasscheibe aufweisen kann, damit das Feuer durch Personen beobachtbar ist. Die hier dargestellte Geometrie der Brennkammer 4 ist lediglich beispielhaft zu verstehen und beschränkt die Erfindung im Übrigen nicht. Jegliche Art der Brennkammergeometrie ist möglich.
  • Erkennbar ist hier in der seitlichen Schnittdarstellung, dass Heizgase, die durch den Verbrennungsprozess in der Brennkammer 4 entstehen, durch die hintere obere Filterplatte 4e in einen Heizgasraum 5 gelangen und von dort weiter in Strömungsrichtung zu einem Kaminanschluss 6, an welchem ein nicht gezeigter Kamin angeschlossen werden kann. Beim Durchgang durch das Filterelement 4e werden die Heizgase von dem z.B. glühend heißen Filterelement 4e nachgeheizt, so dass eine Nachverbrennung entsteht.
  • Erkennbar ist hier weiterhin, dass ein Luftzuführungskanal 7 vorgesehen ist, der sich in dieser Ausführung im Wesentlichen horizontal von hinten nach vorne erstreckt und auch in dieser Richtung Verbrennungsluft führt und z.B. einen hinteren Bereich mit konstantem, im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann, der sich in einem vorderen Bereich 7a erweitert und in einen Spalt 8 mündet, so dass Luft, die durch den Luftzuführungskanal 7 strömt, am vorderen Spalt 8 für eine Türluftspülung vorgesehen sein kann.
  • Von unten anströmende Heizgase können den Kanal 7, insbesondere der hier nur etwa 25% der Gesamtbreite des Heizgasraumes 5 breit ist, seitlich, d.h. links und rechts aus der Blickrichtung der Tür umströmen. Die auch in den Heizgasraum durch den Kanal 7 zugeführte und aus Öffnungen 14 austretende Luft kann den Nachverbrennungsprozess unterstützen.
  • Die Figur 1 zeigt hier, dass in dem Heizgasraum 5, der sich im Strömungsweg zwischen Brennkammer 4 und Kaminanschluss 6 befindet, eine katalytisch wirkende beschichtete Prallplatte 9 in einem Abstand unter dem Luftzuführungskanal 7 angeordnet ist.
  • Die katalytisch wirkende Prallplatte 9 ist mit ihrer hinteren Stirnfläche 9a nahe der hinteren Wand des Heizgasraums 5 angeordnet ist, so dass sich zwischen der hinteren Stirnfläche 9a und dieser genannten Wand nur ein geringer Abstand zum Übertritt bzw. Umströmen der Heizgase um die Platte 9 herum ergibt. Es ist demnach ersichtlich, dass hier vorwiegend ein Umströmen der Prallplatte 9 an der vorderen Stirnfläche 9b sowie auch an den Seitenflächen 9c erfolgt.
  • Die Figur zeigt weiterhin, dass über dem Luftzuführungskanal 7 eine weitere z.B. auch katalytisch beschichtete Prallplatte 13 angeordnet sein kann, die lose, jedoch in Bolzen 16 geführt, auf dem Luftzuführungskanal 7 aufliegt.
  • Die obere Prallplatte 13 ragt rechts- und linksseitig über den Kanal 7 weiter herüber als die untere Prallplatte 9. Die Prallplatte 13 ist dabei so angeordnet, dass die Platte 13 mit ihrer vorderen Stirnfläche 13a direkt an einer begrenzenden Wand 5a des Heizgasraumes 5 anliegt, jedoch zu der hinteren und den beiden seitlichen begrenzenden Flächen einen gleichmäßigen Abstand bildet, so dass sich hier im Wesentlichen durch die obere Prallplatte 13 ein U-förmiger Strömungsquerschnitt für die Heizgase ergibt, d.h. die Heizgase umströmen hier die Prallplatte 13 nur seitlich und an der hinteren Stirnfläche 13b.
  • Aufgrund der Tatsache, dass die untere Prallplatte 9 hauptsächlich an der vorderen Stirnfläche und seitlich umströmt wird, ergibt sich demnach mit Bezug auf die Figur 1 durch den Einbau der Prallplatten 9 und 13 ein Strömungsweg, der im Wesentlichen hinsichtlich einer Hauptkomponente der Strömung S-förmig verläuft, nämlich an der Vorderkante der unteren Prallplatte 9 vorbei, sodann zwischen den Prallplatten 9 und 13 von vorne nach hinten und im weiteren Verlauf nach oben an der hinteren Stirnfläche 13b der oberen Prallplatte vorbei. Eine weitere Komponente der Strömung ergibt sich seitlich an den Prallplatten vorbei.
  • Es ergibt sich so eine besondere Strömungsführung sowie auch weiterhin durch die Prallplatten eine Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit und eine besonders gute Vermischung der Heizgase mit der einströmenden Verbrennungsluft, die aus den Austrittsöffnungen z.B. im unteren Wandbereich des Kanals 7 sowie auch aus z.B. seitlichen Austrittsöffnungen 14 in den Seitenwandbereichen des Kanals 7 ausströmt. Aufgrund dieser Umströmung der Prallplatten werden die Heizgase, die an den katalytisch wirkenden Oberflächen vorbeiströmen, besonders intensiv behandelt und die Schadstoffe reduziert.
  • Statt der umströmten Prallplatten kann es auch vorgesehen sein, hinter dem Filterelement 4e, welches keine katalytisch wirkende Beschichtung aufweist, wenigstens ein zweites Filterelement anzuordnen, das eine katalytisch wirkende Beschichtung aufweist und ebenso zumindest von einem Teil der Heizgas durchströmt ist. Hier würde sodann die katalytische Behandlung nicht bei einem oberflächigen Vorbeiströmen, sondern bei einem Durchströmen des wenigstens einen zweiten Filterelementes erfolgen.
  • Ein solches Filterelement mit katalytisch wirkender Beschichtung kann z.B. hinter dem Filterelement 4e in einem Abstand und in einer Orientierung angeordnet sein, so dass beide Filterelemente parallel liegen.

Claims (15)

  1. Kaminfeuerstelle (1) umfassend eine Brennkammer (4) mit einer öffenbaren Tür, einem Kaminanschluß (6), um die Heizgase aus der Brennkammer (4) durch den Kaminanschluß (6) einem Kamin zuzuführen und mit einem Heizgasraum (5), der in Strömungsrichtung der Heizgase zwischen einem zumindest von einem Teil der Heizgase durchströmten Filterelement (4e) am oberen, insbesondere rückwärtigen Bereich der Brennkammer (4) und dem Kaminanschluß (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizgasraum (5) im Strömungsweg der Heizgase wenigstens ein auf die Heizgase katalytisch wirkendes Element angeordnet ist.
  2. Kaminfeuerstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als katalytisch wirkendes Element in Strömungsrichtung der Heizgase eine Prallplatte (9, 13), insbesondere eine keramische Prallplatte, mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung im Heizgasraum angeordnet ist, an deren Oberfläche die Heizgase auf dem Weg zum Kaminanschluß (6) vorbeiströmen.
  3. Kaminfeuerstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als katalytisch wirkendes Element ein keramisches Filter, insbesondere eine Schaumkeramikplatte mit einer katalytisch wirkenden Beschichtung im Heizgasraum angeordnet ist, das im Betrieb zumindest von einem Teil der Heizgase durchströmt ist.
  4. Kaminfeuerstelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische katalytisch beschichtete Filterelement abgesehen von der Beschichtung identisch ist mit dem Filterelement (4e), dass die Brennkammer (4) zum Heizgasraum (5) abgrenzt, insbesondere identisch ist hinsichtlich Material und /oder Porengröße, insbesondere im selben Herstellungsprozess hergestellt ist und anschließend beschichtet ist.
  5. Kaminfeuerstelle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das keramische katalytisch beschichtete Filterelement in Strömungsrichtung nach dem Filterelement (4e), dass die Brennkammer (4) zum Heizgasraum (5) abgrenzt, in einem Abstand und parallel angeordnet ist.
  6. Kaminfeuerstelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytisch wirkende Element im Strahlungsschatten des Filterelementes (4e) der Brennkammer (4) angeordnet ist.
  7. Kaminfeuerstelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytisch wirkende Element vor und/oder hinter einem Luftzuführungskanal (7), insbesondere in einer nahen Umgebung eines Luftzuführungskanals (7) angeordnet ist,
  8. Kaminfeuerstelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzuführungskanal (7) zumindest bereichsweise oberhalb der Brennkammer (4) angeordnet ist und ein katalytisch wirkendes Element (9) unter dem Luftzuführungskanal (7) angeordnet ist, insbesondere in einem Abstand unter dem Luftzuführungskanal (7) angeordnet ist.
  9. Kaminfeuerstelle nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Luftzuführungskanal Luft in den Heizgasraum (5) zugeführt ist oder durch den Luftzuführungskanal keine Luft in den Heizgasraum (5) zugeführt, sondern nur durch den Heizgasraum hindurch, insbesondere zu einer Scheibenspülung der Tür geführt ist.
  10. Kaminfeuerstelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Beschichtung des Elementes ausgewählt ist, um Kohlenwasserstoffe im Heizgas katalytisch umzusetzen.
  11. Kaminfeuerstelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement, welches die Brennkammer nach oben hin begrenzt, vollständig von den Heizgasen durchströmt ist und das katalytisch beschichtete, in Strömungsrichtung folgende Filterelement durch einen Teil der Heizgase durchströmt ist.
  12. Kaminfeuerstelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytisch beschichtete Element in einem Bereich des Heizgasraumes angeordnet ist, der im Betrieb die thermische Alterungstemperatur der verwendeten Katalysatorbeschichtung, insbesondere 1000 Grad Celsius, nicht überschreitet.
  13. Kaminfeuerstelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizgasraum in Strömungsrichtung der Heizgase wenigstens zwei aufeinander folgenden katalytisch wirkende Elemente angeordnet sind, insbesondere wobei die aufeinander folgenden Elemente mit unterschiedlichen katalytisch wirkenden Materialien beschichtet sind oder die aufeinander folgenden Elemente mit katalytisch wirkenden Materialien beschichtet sind, die in Strömungsrichtung abnehmende optimale Arbeitstemperatur und/oder Anspringtemperatur aufweisen.
  14. Kaminfeuerstelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Beschichtung des katalytisch wirkenden Elementes ausgewählt ist aus den Elementen: Chrom, Palladium, Platin, Palladium, Rhodium, insbesondere als Mischung derselben.
  15. Kaminfeuerstelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung des katalytisch wirkenden Elementes als Schicht aus Nanopartikeln gebildet ist.
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