EP4092323A1 - Einzelfeuerstätte mit einem brennraumboden - Google Patents

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EP4092323A1
EP4092323A1 EP22171716.8A EP22171716A EP4092323A1 EP 4092323 A1 EP4092323 A1 EP 4092323A1 EP 22171716 A EP22171716 A EP 22171716A EP 4092323 A1 EP4092323 A1 EP 4092323A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
air
air duct
floor
combustion
Prior art date
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Application number
EP22171716.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4092323C0 (de
EP4092323B1 (de
Inventor
Hubertus Brunner
Robert Häglsperger
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.)
Ulrich Brunner Ofen und Heiztechnik Gesellschaft Fuer Guss und Stahlkonstruktionen Mbh
Original Assignee
Ulrich Brunner Ofen und Heiztechnik Gesellschaft Fuer Guss und Stahlkonstruktionen Mbh
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Publication date
Application filed by Ulrich Brunner Ofen und Heiztechnik Gesellschaft Fuer Guss und Stahlkonstruktionen Mbh filed Critical Ulrich Brunner Ofen und Heiztechnik Gesellschaft Fuer Guss und Stahlkonstruktionen Mbh
Publication of EP4092323A1 publication Critical patent/EP4092323A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4092323C0 publication Critical patent/EP4092323C0/de
Publication of EP4092323B1 publication Critical patent/EP4092323B1/de
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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
    • F23L1/00—Passages or apertures for delivering primary air for combustion 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B60/00—Combustion apparatus in which the fuel burns essentially without moving
    • 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
    • F23L13/06—Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught slidable only
    • 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
    • F23L3/00—Arrangements of valves or dampers before the fire

Definitions

  • the invention relates to a single fireplace for burning fuel, such as firewood, with a combustion chamber for receiving the fuel, which is delimited at the bottom by a combustion chamber floor, and an air duct device for guiding combustion air into the combustion chamber.
  • fuel such as firewood
  • Solid fuels such as firewood in particular in the form of piece goods or bulk goods, are burned with individual fireplaces of the type mentioned here.
  • individual fireplaces are in particular burner inserts of tiled stoves or. They include a combustion chamber with a combustion chamber floor onto which the fuel is placed through a combustion chamber door that can be opened. The combustion chamber door is then closed, so the combustion process is a so-called closed fireplace.
  • the fuel is first gasified to fuel gas at high temperature and by means of the supply of main combustion air, which contains oxygen.
  • the fuel gas is then further oxidized as a mixed gas together with secondary combustion air, which contains additional oxygen, and is thus burned to form exhaust gas.
  • the combustion air is guided to and into the combustion chamber by means of an air-guiding device.
  • the flue gas is discharged from the individual fireplace by means of a chimney device.
  • the invention is based on the object of designing a generic individual fireplace in such a way that it can be operated in a particularly maintenance-friendly manner.
  • a single fireplace for burning fuel such as firewood
  • a combustion chamber for receiving the fuel, which is delimited at the bottom by a combustion chamber floor, and an air duct device for ducting combustion air into the combustion chamber, the air duct device having an air duct box positioned beneath the combustion chamber floor and wherein the combustion chamber floor is configured to be openable from the combustion chamber to allow access into the air duct box.
  • an air duct box is thus opened through the combustion chamber in a single fireplace and in this way made accessible for maintenance work.
  • a first control device is preferably provided for controlling a volume quantity of a main combustion air to be fed into the combustion chamber per unit of time. Furthermore, a second control device for controlling a volume quantity of secondary combustion air to be fed into the combustion chamber per unit of time is advantageously provided in the air duct box.
  • the control devices arranged in this way can advantageously be installed in the air duct box according to the invention and advantageously maintained there over the service life of the associated individual fireplace.
  • first and/or second control device is preferably designed with a control slide, by means of which a number of individual air openings can optionally be covered at the same time.
  • a control slide can be designed to be particularly space-saving and, with a large adjustable actuator surface, have a comparatively short actuator path.
  • a switching device of a door switch of a combustion chamber door that selectively closes the combustion chamber is advantageously provided in the air duct box.
  • All of the technical equipment arranged in this way can be accommodated particularly advantageously in terms of space and at the same time is particularly easily accessible with the solution according to the invention for adjustment and maintenance work. Due to the combustion chamber floor that can be opened according to the invention, a comparatively large opening area can be created in the air duct box, so that it is very easily accessible with its technical equipment.
  • An air line is also preferably to be coupled to the air duct box according to the invention by means of a connecting device which is connected to a first, at least partially on the outside of the air duct box and is designed with a second, at least partially on the inside of the air duct box connection element, wherein the second connection element is to be coupled from the air connection box to the first connection element in a largely fluid-tight manner.
  • the connection device of this type can be coupled solely from the inside of the air duct box and can therefore also be connected without external access to the air line.
  • the combustion chamber floor is preferably designed with at least one floor element, which is designed to be removable from its installed position in the combustion chamber floor into the combustion chamber.
  • a floor element can be completely removed from the combustion chamber for assembly and maintenance purposes, so that a particularly large amount of room to move is kept free there.
  • a floor element can also be foldable or pivotable, in particular locally bound to a hinge and thus installed in a particularly precise position.
  • the at least one floor element is also advantageously made of a fireclay material and on the outside of the at least one floor element there is at least one flat separating element for largely fluid-tight separation of the air duct box from the combustion chamber, with the separating element being particularly made of a metal material.
  • a heat-resistant inner layer is formed with the at least one base element and an at least largely fluid-tight outer layer is formed with the flat separating element.
  • An air duct penetrating the combustion chamber floor for conducting combustion air is preferably formed adjacent to the at least one floor element.
  • This air duct serves on the one hand as a duct for conducting combustion air and on the other hand as free space, which is advantageously available as movement space for removing the floor element arranged next to it.
  • such an air guiding device is advantageously provided with an inlet device for introducing combustion air into the combustion chamber, the inlet device being designed adjacent to the at least one floor element and being designed in particular to be removed from the combustion chamber.
  • combustion air can be supplied in the manner of a nozzle in a targeted manner and in particular also in a directed manner into the combustion chamber.
  • this introduction device can advantageously be inserted into the free space of the above-mentioned air duct and can also be easily removed there again.
  • an individual fireplace 10 in the form of a tiled stove insert is illustrated as a heating device, which comprises a cuboid housing 12 with a combustion chamber 14 arranged therein.
  • the combustion chamber 14 is also designed essentially cuboid and lined on its combustion chamber floor 16, its side walls 18 and its rear wall 20 with flame-resistant fireclay material in plate form.
  • a substantially rectangular combustion chamber door 24 is installed in an associated front wall 22 of the combustion chamber 14, by means of which the combustion chamber 14 can be selectively opened and closed.
  • a fuel to be burned such as firewood in particular, can be stacked as piece goods on the combustion chamber floor 16 and burned there.
  • combustion chamber ceiling 26 for discharging exhaust gas from combustion chamber 14, with combustion air being conducted from outside combustion chamber 14 through an air duct device 28 into combustion chamber 14 at the bottom and being discharged from combustion chamber 14 at the top by means of an exhaust gas discharge device 30 .
  • the air ducting device 28 includes an essentially tubular air duct 32 whose front end is coupled to an essentially cuboid air ducting box 36 by means of a connecting device 34 .
  • the air duct box 36 is located below the combustion chamber floor 16.
  • a first air duct 38 leads from the air duct box 36 to a first air outlet 40 in the combustion chamber 14 , which is located near the lower and/or upper area of the combustion chamber door 24 .
  • the lower air supply is used in particular to cool the combustion chamber door 24.
  • the upper air supply is used to supply additional oxygen to the fuel gas.
  • a second air duct 42 branches off from the air duct 38 or alternatively from the air duct box 36 itself, which second air duct 42 leads to a second air outlet 44 near the combustion chamber floor 16 to a floor surface 46 there. With such air ducts 38 and 42, combustion air is conducted into the combustion chamber 14, the oxygen from which is required for the combustion of the fuel.
  • any exhaust gas produced in this way is discharged by means of an exhaust gas hood 48 belonging to the exhaust gas discharge device 30 .
  • This exhaust gas hood 48 is located on the upper side of the combustion chamber 14 and includes an afterburning chamber 50 which is designed to be open at the top by means of a circular exhaust gas outlet 52 .
  • the combustion chamber 14 is bordered by two plate-shaped side wall elements 54 and a plate-shaped rear wall element 56 and has two central floor elements 58 on its underside, which represent second wall elements.
  • a covering device for covering the air duct box 36 is created with these two floor elements 58 . This covering device can be removed from the individual fireplace 10 through the combustion chamber 14 by a user or maintenance personnel, so that the air duct box 36 is thereby accessible from the outside.
  • Two likewise plate-shaped floor elements 60 are arranged opposite one another to the side next to the floor elements or second wall elements 58 . Between each of these floor elements 60 and the adjacent floor element 58 there is a first wall element 62 with which an introduction device for combustion air from the second air duct 42 on second air outlet 44 is formed. The first wall element 62 is located in an air duct 64.
  • a bearing surface 66 made of sheet metal, which is supported on a frame-like bearing element 68 towards the first air duct 38 (see FIG 6 and 8th ).
  • a separating surface 70 also made of sheet metal, which separates the air duct box 36 at a frame-like separating element 72 (see Fig 6 ).
  • a first control device 74 for controlling a volumetric quantity of main combustion air to be fed into combustion chamber 14 per unit of time and a second control device 76 for controlling a volumetric quantity of secondary combustion air to be fed into combustion chamber 14 per unit of time are arranged in air duct box 36, which is then accessible from above .
  • the control devices 74 and 76 are advantageously cooled in the air duct box 36 by the air flowing through it.
  • the air duct box 36 is also dimensioned to have a comparatively large volume, as a result of which pressure losses there can be kept low when there is a flow and, moreover, a large amount of installation space is available for the devices mentioned.
  • the first control device 74 includes an actuator motor 78 with which an actuator mechanism 80 can be actuated. This moves a first control slide 82 and a second control slide 84 (see Figures 4 and 5 ).
  • the first control slide 82 which can also be referred to as the main air slide
  • the second control slide 84 which can also be referred to as the slide for secondary air, floor air or control air
  • the control slides 82 and 84 thus each release air openings 90 which are formed on the one hand in the interface between the air duct box 36 and the first air duct 38 and between the first air duct 38 and the second air duct 42 . Because several air openings 90 are enlarged or released or reduced or blocked at the same time, the associated control slides 82 and 84 can have particularly small actuator travels 92 and 94, respectively.
  • the switching device 98 associated with a door switch 96 is arranged in the air duct box 36 .
  • the door switch 96 itself is located below the combustion chamber door 24 and is to be actuated when the combustion chamber door 24 is opened and closed.
  • a floor trough 100 is formed in relation to the central floor elements 58 located a little further down, in which the firewood is to be stacked and which is then attached with its two lateral edges 102 to the inlet device for combustion air first wall elements 62 borders.
  • the bottom recess 100 serves to enclose the firewood with a heat shield and thus to create and maintain a bed of embers on its underside and on its lower side edges.
  • the wall elements 62 are made of metal in the manner of a profiled rod or strip profile with a profiled balcony 104 which is directed in the direction of the adjacent floor element 58 and protrudes there (see 8 ), to which a profile cover 106 extending essentially horizontally is connected.
  • a first, high profile web 108 and a second, less high profile web 110 protrude side by side downward from the profile cover 106 .
  • profile web 110 are next to each other in a row a plurality of openings 112 in the form of Notch openings formed that extend into the overlying profile balcony 104 inside.
  • openings 112 in the wall elements 62 on both opposite sides of the bottom recess 100 side air firing is created for the fire burning there.
  • These openings or notch openings 112 are partially covered to the side by an adjacent edge region 114 of the base element 58, with a flow path 116 for combustion air remaining through the openings 112 in each case.
  • the essentially cubic air duct box 36 is designed in its essentially flat, in particular rectangular box wall surfaces, each with a removable wall area (see FIG 6 ), so that in this area a connection opening 118 penetrating the box wall surface is released.
  • This connection opening 118 is designed in the form of an elongated hole or also oval, so that a first connection element 120 in the form of a pipe socket and circular in cross-section can be arranged therein with some freedom of movement.
  • the connecting element 120 is to be coupled to the air duct box 36 from the outside and is in turn coupled to the air line 32 in a fluid-conducting manner.
  • connection element 120 On its outer circumference, the connection element 120 has a connection collar 122 that essentially protrudes radially there and that is to be placed against the air duct box 36 in order in this way to seal off the freedom of movement around the connection element 120 .
  • a second connection element 128 with a connection ring 130 protruding radially to the outside is to be coupled to this bayonet connection 126 on the inside of the air duct box 36 in a form-fitting manner.
  • a connecting web 132 extending essentially diametrically in the connecting ring 130 engages in the bayonet connection 126 .
  • the combustion air is directed to the first air outlet 40 and to the two second air outlets 44.
  • the combustion air exits, in particular through the flow paths 116 there, directed somewhat obliquely downwards at the first wall elements 62 serving as introduction devices into the floor recess 100 .
  • the outlet angle of the combustion air introduced in this way is in particular in relation to the horizontal downwards between 10° and 80°, particularly preferably between 30° and 60°.
  • the combustion duration is indicated on a horizontal axis 134 starting from the start of combustion at 0 to the end of combustion at 100.
  • a vertical axis 136 shows the volumetric amount of combustion air supplied per unit of time, with a curve 138 showing the amount of main combustion air through the first air outlet 40 and a curve 140 showing the amount of secondary combustion air at the first wall elements 62.
  • the main combustion air increases more and more largely in a parabolic manner with the combustion duration, whereas the secondary combustion air begins with a comparatively low quantity and then decreases largely linearly until a turning point 142 is reached. After the turning point 142, which is about halfway through the combustion process in the combustion chamber 14, the quantity of secondary combustion air increases again largely linearly until it has approximately doubled its initial value.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einzelfeuerstätte zum Verbrennen von Brennstoff, wie Brennholz, mit einem Brennraum zum Aufnehmen des Brennstoffs, der nach unten hin von einem Brennraumboden begrenzt ist, und einer Luftführungseinrichtung zum Führen von Verbrennungsluft in den Brennraum, wobei die Luftführungseinrichtung mit einem Luftführungskasten gestaltet ist, der unter dem Brennraumboden angeordnet ist, und der Brennraumboden als vom Brennraum aus zu öffnen gestaltet ist, um einen Zugang in den Luftführungskasten zu ermöglichen.

Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Einzelfeuerstätte zum Verbrennen von Brennstoff, wie Brennholz, mit einem Brennraum zum Aufnehmen des Brennstoffs, der nach unten hin von einem Brennraumboden begrenzt ist, und einer Luftführungseinrichtung zum Führen von Verbrennungsluft in den Brennraum.
  • Mit Einzelfeuerstätten der hier genannten Art werden feste Brennstoffe, wie insbesondere Brennholz in Form von Stückgut oder Schüttgut, verbrannt. Solche Einzelfeuerstätten sind insbesondere Brenneinsätze von Kachelöfen oder. Sie umfassen einen Brennraum mit einem Brennraumboden auf den der Brennstoff durch eine zu öffnende Brennraumtüre eingelegt wird. Die Brennraumtüre wird nachfolgend geschlossen, es handelt sich für den Verbrennungsvorgang also um eine so genannte geschlossene Feuerstätte.
  • Bei der dortigen Verbrennung wird der Brennstoff zunächst unter hoher Temperatur und mittels Zufuhr von Haupt-Verbrennungsluft, die Sauerstoff enthält, zu Brenngas vergast. Das Brenngas wird dann zusammen mit Neben-Verbrennungsluft, die weiteren Sauerstoff enthält, als Mischgas weiter oxidiert und damit zu Abgas verbrannt.
  • Die Verbrennungsluft wird dabei mittels einer Luftführungseinrichtung zum Brennraum und in diesen hinein geleitet. Das Abgas wird aus der Einzelfeuerstätte mittels einer Kamineinrichtung abgeführt.
    • Zugrundeliegende Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Einzelfeuerstätte derart zu gestalten, dass sie besonders wartungsfreundlich zu betreiben ist.
    • Erfindungsgemäße Lösung
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Einzelfeuerstätte zum Verbrennen von Brennstoff, wie Brennholz, gelöst, mit einem Brennraum zum Aufnehmen des Brennstoffs, der nach unten hin von einem Brennraumboden begrenzt ist, und einer Luftführungseinrichtung zum Führen von Verbrennungsluft in den Brennraum, wobei die Luftführungseinrichtung mit einem Luftführungskasten gestaltet ist, der unter dem Brennraumboden angeordnet ist, und wobei der Brennraumboden als vom Brennraum aus zu öffnen gestaltet ist, um einen Zugang in den Luftführungskasten zu ermöglichen.
  • Mittels der Erfindung wird also bei einer Einzelfeuerstätte ein Luftführungskasten mittels eines Zugriffs durch den Brennraum hindurch geöffnet und auf diese Weise für eine Wartungsarbeit zugänglich gemacht.
  • Daher braucht mit dieser erfindungsgemäßen Lösung z.B. an dem zugehörigen Kachelofen keine zusätzliche Wartungsklappe für den Zugang in den Luftführungskasten vorgesehen werden. Die Bauweise des Kachelofens kann damit vereinfacht und sein optisches Erscheinungsbild verschönert werden.
    • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
  • In dem derart zugänglich gemachten Luftführungskasten ist vorzugsweise eine erste Steuereinrichtung zum Steuern einer in den Brennraum pro Zeiteinheit zuzuführenden Volumenmenge einer Haupt-Verbrennungsluft vorgesehen. Ferner ist vorteilhaft in dem Luftführungskasten eine zweite Steuereinrichtung zum Steuern einer in den Brennraum pro Zeiteinheit zuzuführenden Volumenmenge einer Neben-Verbrennungsluft vorgesehen. Die derart angeordneten Steuereinrichtungen können im erfindungsgemäßen Luftführungskasten vorteilhaft verbaut und über die Betriebsdauer der zugehörigen Einzelfeuerstätte hinweg dort vorteilhaft gewartet werden.
  • Darüberhinaus ist vorzugsweise die erste und/oder zweite Steuereinrichtung mit einem Steuerschieber gestaltet, mittels dem wahlweise eine Reihe von einzelnen Luftöffnungen zeitgleich zu überdecken ist. Ein solcher Steuerschieber kann besonders platzsparend gestaltet sein und bei großer verstellbarer Stellerfläche einen vergleichsweise kurzen Stellerweg aufweisen.
  • Zusätzlich oder auch alternativ ist in dem Luftführungskasten vorteilhaft eine Schalteinrichtung eines Türschalters einer den Brennraum wahlweise verschließenden Brennraumtüre vorgesehen.
  • Sämtliche derart angeordnete technische Einrichtungen sind räumlich besonders vorteilhaft unterzubringen und zugleich mit der erfindungsgemäßen Lösung für Einstell- und Wartungsarbeiten besonders gut zugänglich. Durch den gemäß der Erfindung zu öffnenden Brennraumboden kann eine vergleichsweise große Öffnungsfläche in den Luftführungskasten hinein geschaffen werden, so dass dieser mit seinen technischen Einrichtungen sehr gut zugänglich ist.
  • An dem Luftführungskasten gemäß der Erfindung ist ferner vorzugsweise eine Luftleitung mittels einer Anschlusseinrichtung anzukoppeln, die mit einem ersten, zumindest teilweise außenseitig vom Luftführungskasten angeordneten Anschlusselement und mit einem zweiten, zumindest teilweise innenseitig vom Luftführungskasten angeordneten Anschlusselement gestaltet ist, wobei das zweite Anschlusselement vom Luftanschlusskasten aus an das erste Anschlusselement weitgehend fluiddicht anzukoppeln ist. Die derartige Anschlusseinrichtung kann allein vom Inneren des Luftführungskastens heraus angekoppelt und damit auch ohne einen äußeren Zugang zu der Luftleitung angeschlossen werden.
  • Der Brennraumboden ist darüber hinaus vorzugsweise mit mindestens einem Bodenelement gestaltet, das von seiner Einbaulage im Brennraumboden in den Brennraum hinein entnehmbar gestaltet ist. Das derartige Bodenelement kann aus dem Brennraum für Montage und Wartungszwecke vollständig entfernt werden, so dass dort besonders viel Bewegungsraum freigehalten ist. Alternativ kann ein solches Bodenelement auch klappbar oder schwenkbar insbesondere an einem Scharnier örtlich gebunden und damit besonders lagegenau verbaut sein.
  • Das mindestens eine Bodenelement ist ferner vorteilhaft aus einem Schamottwerkstoff gestaltet und außenseitig von dem mindestens einen Bodenelement ist mindestens ein flächiges Trennelement zum weitgehend fluiddichten Abtrennen des Luftführungskastens von dem Brennraum vorgesehen, wobei das Trennelement insbesondere aus einem Metallwerkstoff gestaltet ist. Für die Unterseite des Brennraums ist so mit dem mindestens einen Bodenelement eine hitzebeständige Innenschicht und mit dem flächigen Trennelement eine zumindest weitestgehend fluiddichte Außenschicht gebildet.
  • An das mindestens eine Bodenelement ist vorzugsweise angrenzend eine den Brennraumboden durchsetzende Luftführungsleitung zum Führen von Verbrennungsluft ausgebildet. Diese Luftführungsleitung dient zum einen als Kanal zum Leiten von Verbrennungsluft und zum anderen zugleich als Freiraum, der vorteilhaft für ein Entnehmen des daneben angeordneten Bodenelements als Bewegungsraum zur Verfügung steht.
  • Die derartige erfindungsgemäße Luftführungseinrichtung ist schließlich vorteilhaft mit einer Einleiteinrichtung zum Einleiten von Verbrennungsluft in den Brennraum versehen, wobei die Einleiteinrichtung an das mindestens eine Bodenelement angrenzend gestaltet ist und insbesondere als vom Brennraum aus zu entnehmen gestaltet ist. Mit der Einleiteinrichtung kann in der Art einer Düse eine Verbrennungsluft gezielt und insbesondere auch gerichtet in den Brennraum zugeführt werden. Ferner kann diese Einleiteinrichtung vorteilhaft in den Freiraum der oben genannten Luftführungsleitung eingesetzt und dort einfach auch wieder zu entnehmen sein.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht im Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einzelfeuerstätte,
    Fig. 2
    eine perspektivische Ansicht eines Luftführungskastens der Einzelfeuerstätte gemäß Fig. 1,
    Fig. 3
    eine perspektivische Ansicht des unteren Teils eines Längsschnitts ähnlich zu Fig. 1,
    Fig. 4
    das Detail IV gemäß Fig. 1,
    Fig. 5
    den Schnitt V-V gemäß Fig. 1,
    Fig. 6
    eine Ansicht ähnlich zu Fig. 3 während der dortigen Montage einer Anschlusseinrichtung,
    Fig. 7
    den Schnitt VII-VII gemäß Fig. 6,
    Fig. 8
    das Detail VIII gemäß Fig. 7,
    Fig. 9
    eine perspektivische Ansicht eines ersten Wandungselements des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 und
    Fig. 10
    ein Diagramm zur Steuerung von Verbrennungsluft an der Einzelfeuerstätte gemäß Fig. 1.
    Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In den Fig. 1 bis 9 ist eine Einzelfeuerstätte 10 in Gestalt eines Kachelofen-Einsatzes als Heizgerät veranschaulicht, das ein quaderförmiges Gehäuse 12 mit einem darin angeordneten Brennraum 14 umfasst. Der Brennraum 14 ist ebenfalls im Wesentlichen quaderförmig gestaltet und an seinem Brennraumboden 16, seinen Seitenwänden 18 sowie seiner Rückwand 20 mit flammfestem Schamottmaterial in Plattenform ausgekleidet. In einer zugehörigen Vorderwand 22 des Brennraums 14 ist eine im Wesentlichen rechteckige Brennraumtüre 24 verbaut, mittels der der Brennraum 14 wahlweise geöffnet und verschlossen werden kann. So kann ein zu verbrennender Brennstoff, wie insbesondere Brennholz als Stückgut auf den Brennraumboden 16 gestapelt und dort verbrannt werden.
  • An der Oberseite des Brennraums 14 befindet sich eine Brennraumdecke 26 zum Ableiten von Abgas aus dem Brennraum 14, wobei eine Verbrennungsluft von außerhalb des Brennraums 14 durch eine Luftführungseinrichrtung 28 unten in den Brennraum 14 geleitet und mittels einer Abgasabführeinrichtung 30 oben aus dem Brennraum 14 abgeleitet wird.
  • Zu der Luftführungseinrichtung 28 gehört eine im Wesentlichen rohrförmige Luftleitung 32, deren stirnseitiges Ende mittels einer Anschlusseinrichtung 34 an einen im Wesentlichen quaderförmigen Luftführungskasten 36 angekoppelt ist. Der Luftführungskasten 36 befindet sich unterhalb des Brennraumbodens 16.
  • Von dem Luftführungskasten 36 führt ein erster Luftführungskanal 38 zu einem ersten Luftauslass 40 im Brennraum 14, der sich nahe dem unteren und/oder oberen Bereich der Brennraumtüre 24 befindet. Die untere Luftzufuhr dient dabei insbesondere zur Kühlung der Brennraumtüre 24. Die obere Luftzufuhr zum zuführen weiteren Sauerstoffs zum Brenngas. Ferner zweigt von dem Luftführungskanal 38 oder wahlweise von dem Luftführungskasten 36 selbst ein zweiter Luftführungskanal 42 ab, der zu einem zweiten Luftauslass 44 nahe dem Brennraumboden 16 an eine dortige Bodenfläche 46 geführt ist. Mit den derartigen Luftführungskanälen 38 und 42 wird Verbrennungsluft in den Brennraum 14 geführt, deren Sauerstoff zur Verbrennung des Brennstoffs benötigt wird.
  • Ein dabei entstehendes Abgas wird mittels einer zur Abgasabführeinrichtung 30 gehörenden Abgashaube 48 abgeführt. Diese Abgashaube 48 befindet sich an der Oberseite des Brennraums 14 und umfasst einen Nachbrennraum 50, der nach oben hin mittels eines kreisrunden Abgasaustritts 52 offen gestaltet ist.
  • Der Brennraum 14 ist von zwei plattenförmigen Seitenwandelementen 54 sowie einem plattenförmigen Rückwandelement 56 eingefasst und weist an seiner Unterseite zwei mittige Bodenelemente 58 auf, die zweite Wandungselemente darstellen. Mit diesen beiden Bodenelementen 58 ist eine Abdeckeinrichtung zum Abdecken des Luftführungskastens 36 geschaffen. Diese Abdeckeinrichtung ist durch den Brennraum 14 hindurch von einem Nutzer oder Wartungspersonal der Einzelfeuerstätte 10 zu entnehmen, so dass der Luftführungskasten 36 dadurch von außen zugänglich wird.
  • Seitlich neben den Bodenelementen bzw. zweiten Wandungselementen 58 sind einander gegenüberliegend zwei ebenfalls plattenförmige Bodenelemente 60 angeordnet. Zwischen je einem dieser Bodenelemente 60 und dem benachbarten Bodenelement 58 befindet sich ein erstes Wandungselement 62, mit dem eine Einleiteinrichtung für Verbrennungsluft aus dem zweiten Luftführungskanal 42 am zweiten Luftauslass 44 gebildet ist. Das erste Wandungselement 62 befindet sich dabei in einer Luftführungsleitung 64.
  • Unter den beiden mittigen Bodenelementen 58 befindet sich dabei eine Auflagefläche 66 aus Metallblech, die auf einem rahmenartigen Auflageelement 68 zum ersten Luftführungskanal 38 hin abgestützt ist (siehe Fig. 6 und 8). Nochmals weiter unten befindet sich dann an der Unterseite des im Wesentlichen flächigen, kubischen Luftführungskanals 38 eine ebenfalls aus Metallblech gestaltete Trennfläche 70, die an einem rahmenartigen Trennelement 72 zum Luftführungskasten 36 hin abtrennt (siehe Fig. 6). Zum oben genannten Öffnen des Luftführungskasten 36 vom Brennraum 14 aus, werden außer den Bodenelementen 58 auch diese Auflagefläche 66 sowie diese Trennfläche 70 geöffnet und entnommen.
  • In dem dann von oben her zugänglichen Luftführungskasten 36 sind eine erste Steuereinrichtung 74 zum Steuern einer in den Brennraum 14 pro Zeiteinheit zuzuführenden Volumenmenge an Haupt-Verbrennungsluft sowie eine zweite Steuereinrichtung 76 zum Steuern einer in den Brennraum 14 pro Zeiteinheit zuzuführenden Volumenmenge einer Neben-Verbrennungsluft angeordnet. Die Steuereinrichtungen 74 und 76 sind derart vorteilhaft in dem Luftführungskasten 36 von der durch diesen strömenden Luft gekühlt. Der Luftführungskasten 36 ist ferner vergleichsweise großvolumig dimensioniert, wodurch dortige Druckverluste bei Durchströmung gering gehalten werden können und ferner viel Bauraum für die genannten Einrichtungen zur Verfügung steht.
  • Zur ersten Steuereinrichtung 74 gehört ein Stellermotor 78, mit dem ein Stellermechanismus 80 zu betätigen ist. Dieser bewegt einen ersten Steuerschieber 82 sowie einen zweiten Steuerschieber 84 (siehe Fig. 4 und 5). Der erste Steuerschieber 82, der auch als Hauptluft-Schieber bezeichnet werden kann, und der zweite Steuerschieber 84, der auch als Schieber für Nebenluft, Bodenluft oder Steuerluft bezeichnet werden kann, weißen dabei jeweils mehrere nebeneinander in einer Reihe angeordnete Schieberöffnungen 86 auf und sind jeweils mittels einer Stellerkulisse 88 zu bewegen. Die Steuerschieber 82 und 84 geben damit jeweils Luftöffnungen 90 frei, die zum einen in der Grenzfläche zwischen dem Luftführungskasten 36 und dem ersten Luftführungskanal 38 sowie zwischen dem ersten Luftführungskanal 38 und dem zweiten Luftführungskanal 42 ausgebildet sind. Weil dabei mehrere Luftöffnungen 90 zugleich vergrößert bzw. freigegeben oder verkleinert bzw. gesperrt werden, können die zugehörigen Steuerschieber 82 und 84 besonders kleine Stellerwege 92 bzw. 94 aufweisen.
  • Ferner ist in dem Luftführungskasten 36 von einem Türschalter 96 die zugehörige Schalteinrichtung 98 angeordnet. Der Türschalter 96 selbst befindet sich unterhalb der Brennraumtüre 24 und ist beim Öffnen und Schließen der Brennraumtüre 24 zu betätigen.
  • Mit den beiden seitlichen Bodenelementen 60 sowie den daran angrenzenden ersten Wandungselementen 62 ist zu den etwas weiter unten liegenden mittigen Bodenelementen 58 eine Bodenmulde 100 gebildet, in die das Brennholz aufzustapeln ist und die mit ihren beiden seitlichen Rändern 102 dann an die als Einleiteinrichtung für Verbrennungsluft wirkenden ersten Wandungselemente 62 grenzt. Die Bodenmulde 100 dient dazu das Brennholz mit einem Hitzeschild zu umschließen und damit an dessen Unterseite sowie an dessen unteren Seitenrändern ein Glutbett zu schaffen und zu erhalten.
  • Die Wandungselemente 62 (siehe Fig. 9) sind aus Metall nach der Art eines profilierten Stabes bzw. Leistenprofils mit einem in Richtung zum jeweils benachbarten Bodenelement 58 gerichteten, dort überstehenden Profilbalkon 104 gestaltet (siehe Fig. 8), an den eine sich im Wesentlichen waagrecht erstreckende Profildecke 106 anschließt. Von der Profildecke 106 ragen ein erster, hoher Profilsteg 108 und ein zweiter, weniger hoher Profilsteg 110 nebeneinander nach unten. In dem dann zum benachbarten Bodenelement 58 gerichteten Profilsteg 110 sind nebeneinander in Reihe mehrere Öffnungen 112 in Form von Kerbenöffnungen ausgeformt, die sich bis in den darüber liegenden Profilbalkon 104 hinein erstrecken. Mit den derartigen Reihen von Öffnungen 112 in den Wandungselementen 62 an beiden gegenüberliegenden Seiten der Bodenmulde 100 ist für das dort brennende Feuer eine Seitenluft-Feuerung geschaffen. Diese Öffnungen bzw. Kerbenöffnungen 112 sind zur Seite hin teilweise von einem sich daneben befindenden Randbereich 114 des Bodenelements 58 überdeckt, wobei durch die Öffnungen 112 hindurch jeweils ein Strömungsweg 116 für Verbrennungsluft verbleibt.
  • Der im Wesentlichen kubische Luftführungskasten 36 ist in seinen im Wesentlichen ebenen, insbesondere rechteckigen Kastenwandflächen mit jeweils einem herausnehmbaren Wandbereich gestaltet (siehe Fig. 6), so dass in diesem Bereich eine die Kastenwandfläche durchsetzende Anschlussöffnung 118 freigeben wird. Diese Anschlussöffnung 118 ist in der Form eines Langlochs oder auch oval gestaltet, so dass darin ein erstes, rohrstutzenförmiges, im Querschnitt kreisrundes Anschlusselement 120 mit etwas Bewegungsfreiraum anzuordnen ist. Das Anschlusselement 120 ist von außen an den Luftführungskasten 36 anzukoppeln und ist seinerseits fluidleitend an die Luftleitung 32 gekoppelt. Das Anschlusselement 120 weist an seinem Außenumfang einen im Wesentlichen dort radial abstehenden Anschlusskragen 122 auf, der an den Luftführungskasten 36 anzulegen ist, um auf diese Weise den Bewegungsfreiraum um das Anschlusselement 120 herum abzudichten. Nach innen in den Luftführungskasten 36 hinein ragt dann ein Anschlussflansch 124 des Anschlusselements 120, an dem ein Bajonettanschluss 126 ausgeformt ist. An diesen Bajonettanschluss 126 ist innenseitig vom Luftführungskasten 36 ein zweites Anschlusselement 128 formschlüssig mit einem nach außen radial abstehenden Anschlussring 130 anzukoppeln. Dabei greift ein sich im Wesentlichen diametral im Anschlussring 130 erstreckender Anschlusssteg 132 in den Bajonettanschluss 126 ein.
  • In den Fig. 8 und 9 ist veranschaulicht, wie mit dem derartig zugänglichen Luftführungskasten 36 sowie den darin angeordneten Steuereinrichtungen 74 und 76 durch die Luftführungskanäle 38 und 42 die Verbrennungsluft gesteuert zum ersten Luftauslass 40 sowie zu den beiden zweiten Luftauslässen 44 geleitet wird. An den beiden zweiten Luftauslässen 44 tritt die Verbrennungsluft dann insbesondere durch die dortigen Strömungswege 116 etwas schräg nach unten gerichtet an den als Einleiteinrichtungen in die Bodenmulde 100 dienenden ersten Wandungselementen 62 aus. Der Austrittswinkel der derart eingeleiteten Verbrennungsluft beträgt insbesondere bezogen auf die Horizontale nach unten hin zwischen 10° und 80°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 60°.
  • In dem Diagramm gemäß Fig. 10 ist auf einer horizontalen Achse 134 die Brenndauer ausgehend vom Verbrennungsstart bei 0 bis zum Verbrennungsende bei 100 angegeben. Eine vertikale Achse 136 zeigt die dabei pro Zeiteinheit zugeführte Volumenmenge an Verbrennungsluft, wobei mit einer Kurve 138 die Menge an Haupt-Verbrennungsluft durch den ersten Luftauslass 40 und mit einer Kurve 140 die Menge an Neben-Verbrennungsluft an den ersten Wandungselementen 62 veranschaulicht ist. Zu erkennen ist, dass die Haupt-Verbrennungluft mit der Brenndauer immer mehr weitgehend parabelförmig zunimmt, wohingegen die Neben-Verbrennungsluft mit vergleichsweise niedriger Menge beginnt, dann weitgehend linear abnimmt, bis ein Wendepunkt 142 erreicht ist. Nach dem Wendepunkt 142, der bei etwa der Hälfte der Verbrennung im Brennraum 14 liegt, nimmt die Menge an Neben-Verbrennungsluft wieder weitgehend linear zu, bis sie etwa das Doppelte von ihrem Anfangswert erreicht hat.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Einzelfeuerstätte
    12
    Gehäuse
    14
    Brennraum
    16
    Brennraumboden
    18
    Seitenwand
    20
    Rückwand
    22
    Vorderwand
    24
    Brennraumtüre
    26
    Brennraumdecke
    28
    Luftführungseinrichtung
    30
    Abgasabführeinrichtung
    32
    Luftleitung
    34
    Anschlusseinrichtung
    36
    Luftführungskasten
    38
    erster Luftführungskanal
    40
    erster Luftauslass
    42
    zweiter Luftführungskanal
    44
    zweiter Luftauslass
    46
    Bodenfläche
    48
    Abgashaube
    50
    Nachbrennraum
    52
    Abgasaustritt
    54
    Seitenwandelement
    56
    Rückwandelement
    58
    zweites Wandungselement in Form eines mittigen Bodenelements
    60
    seitliches Bodenelement
    62
    erstes Wandungselement
    64
    Luftführungsleitung
    66
    Auflagefläche
    68
    Auflageelement
    70
    Trennfläche
    72
    Trennelement
    74
    erste Steuereinrichtung
    76
    zweite Steuereinrichtung
    78
    Stellermotor
    80
    Stellermechanismus
    82
    erster Steuerschieber
    84
    zweiter Steuerschieber
    86
    Schieberöffnung
    88
    Stellerkullise
    90
    Luftöffnung
    92
    Stellerweg des ersten Steuerschiebers
    94
    Stellerweg des zweiten Steuerschiebers
    96
    Türschalter
    98
    Schalteinrichtung
    100
    Bodenmulde
    102
    Rand der Bodenmulde
    104
    Profilbalkon des Leistenprofils
    106
    Profildecke
    108
    erster Profilsteg
    110
    zweiter Profilsteg
    112
    Öffnung in Form einer Kerbenöffnung
    114
    Randbereich des zweiten Wandungselements
    116
    Strömungsweg für Verbrennungsluft
    118
    Anschlussöffnung
    120
    erstes Anschlusselement
    122
    Anschlusskragen
    124
    Anschlussflansch
    126
    Bajonettanschluss
    128
    zweites Anschlusselement
    130
    Anschlussring
    132
    Anschlusssteg
    134
    horizontale Achse
    136
    vertikale Achse
    138
    Kurve
    140
    Kurve
    142
    Wendepunkt

Claims (10)

  1. Einzelfeuerstätte (10) zum Verbrennen von Brennstoff, wie Brennholz, mit:
    - einem Brennraum (14) zum Aufnehmen des Brennstoffs, der nach unten hin von einem Brennraumboden (16) begrenzt ist, und
    - einer Luftführungseinrichtung (28) zum Führen von Verbrennungsluft in den Brennraum (14),
    wobei die Luftführungseinrichtung (28) mit einem Luftführungskasten (36) gestaltet ist, der unter dem Brennraumboden (16) angeordnet ist, und der Brennraumboden (16) als vom Brennraum (14) aus zu öffnen gestaltet ist, um einen Zugang in den Luftführungskasten (36) zu ermöglichen.
  2. Einzelfeuerstätte nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftführungskasten (36) eine erste Steuereinrichtung (74) zum Steuern einer in den Brennraum (14) pro Zeiteinheit zuzuführenden Volumenmenge einer Haupt-Verbrennungsluft vorgesehen ist.
  3. Einzelfeuerstätte nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftführungskasten (36) eine zweite Steuereinrichtung (76) zum Steuern einer in den Brennraum (14) pro Zeiteinheit zuzuführenden Volumenmenge einer Neben-Verbrennungsluft vorgesehen ist.
  4. Einzelfeuerstätte nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Steuereinrichtung (74, 76) mit einem Steuerschieber (82; 84) gestaltet ist, mittels dem wahlweise eine Reihe von einzelnen Luftöffnungen (90) zeitgleich zu überdecken ist.
  5. Einzelfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Luftführungskasten (36) eine Schalteinrichtung (98) eines Türschalters (96) einer den Brennraum (14) wahlweise verschließenden Brennraumtüre (24) vorgesehen ist.
  6. Einzelfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass an dem Luftführungskasten (36) eine Luftleitung (32) mittels einer Anschlusseinrichtung (34) anzukoppeln ist, die mit einem ersten, zumindest teilweise außenseitig vom Luftführungskasten angeordneten Anschlusselement (120) und mit einem zweiten, zumindest teilweise innenseitig vom Luftführungskasten (36) angeordneten Anschlusselement (128) gestaltet ist, wobei das zweite Anschlusselement (128) vom Luftanschlusskasten (36) aus an das erste Anschlusselement (120) weitgehend fluiddicht anzukoppeln ist.
  7. Einzelfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Brennraumboden (16) mit mindestens einem Bodenelement (58) gestaltet ist, das von seiner Einbaulage im Brennraumboden (16) in den Brennraum (14) hinein entnehmbar gestaltet ist.
  8. Einzelfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Bodenelement (58) aus einem Schamottwerkstoff gestaltet ist und außenseitig von dem mindestens einen Bodenelement (58) mindestens ein flächiges Trennelement (72) zum weitgehend fluiddichten Abtrennen des Luftführungskastens (36) von dem Brennraum (14) vorgesehen ist, wobei das Trennelement (72) insbesondere aus einem Metallwerkstoff gestaltet ist.
  9. . Einzelfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass an das mindestens eine Bodenelement (58) angrenzend eine den Brennraumboden (16) durchsetzende Luftführungsleitung (64) zum Führen von Verbrennungsluft ausgebildet ist.
  10. Einzelfeuerstätte nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungseinrichtung (28) mit einer Einleiteinrichtung (62) zum Einleiten von Verbrennungsluft in den Brennraum versehen ist, wobei die Einleiteinrichtung (62) an das mindestens eine Bodenelement (58) angrenzend gestaltet ist und insbesondere als vom Brennraum (14) aus zu entnehmen gestaltet ist.
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