NL8401389A - Open haard. - Google Patents

Description

VO 6293

Titel: Open haard.

De uitvinding heeft betrekking op een verbrandingsinrichting, die talrijke toepassingsmogelijkheden biedt. Voor een goed begrip van de uitvinding is het voldoende om êên van de vele toepassingen te kiezen en in het onderhavige geval is een voor gebruik in woonhuizen geschikte open 5 haard gekozen. Een verdere ontwikkeling van dergelijke open haarden wordt gevormd door kachels waarbij de schoorsteen wordt benut als warmte-uitwis-selaar en gebruik wordt gemaakt van de warmte in gassen en dèeltjes, die de stookruimte verlaten wanneer daar een vuur brandt. De warmte wordt dan benut ter verwarming van de kamer waarin de kachel is geplaatst en ruimten 10 die daaraan grenzen. Eet is vastgesteld, dat de gassen en deeltjes die naar buiten stromen vanuit een gebouw waarin een open haard of kachel wordt gestookt niet gunstig zijn voor het milieu en daarom dus niet wenselijk zi'jn.

Eet doel van de uitvinding is bestaande open haarden en kachels te 15 wijzigen en nieuwe open haarden en kachels te ontwerpen van zodanige constructie, dat de verbrandingsgassen, die haar buiten stromen vanuit een gebouw waarin zich. een open haard bevindt van zodanige soort zijn, dat stoffen die schadelijk, zijn voor het milieu niet meer aanwezig zijn in de ontworpproducten, De constructie van de open haard of kachel maakt het mo-2Q gelijk, dat de ongewenste stoffen in wezen uit de verbrandingsgassen worden geëlimineerd zodat de verbrandingsgassen die naar buiten treden uit een gebouw waarin een open haard of kachel wordt gestookt in eerste instantie waterdamp en kooidioxyde bevatten die niet schadelijk zijn voor het milieu. Dit kan in de praktijk worden bereikt door toepassing van de uitvinding, 25 aangezien de verbrandingsgassen vanuit, de stookruimte van een open haard of kachel worden gedwongen in omgekeerde richting te stromen zodat ze door het roodgloeiende vuurhed stromen en daarna naar een naverbrandingskamer worden geleid waar eventueel nog overgebleven schadelijke stoffen in de verbrandingsgassen volledig of gedeeltelijk worden geëlimineerd door ver-3a branding,

De naverbrandingskamer is zodanig geconstrueerd dat de wanden ervan warmteisolerende eigenschappen en lage thermische inertie bezitten, zodat de verbrandingsgassen in de naverbrandingskamer niet worden afgekoeld. Bovendien moet de naverbrandingskamer een zodanige lengte hebben dat een 8401389 i » - 2 - •vlam zich. niet gedeeltelijk tuiten die kamer bevindt. De dwarsdoorsnede-vorm van de naverbrandingskamer is dan ook van enige invloed. De naverbrandingskamer dient zodanige afmetingen te hebben dat een maximale vul-lingsgraad wordt verkregen, dat wil zeggen dat de verbrandingsgassen een 5 grote energiedichtheid bezitten' in de naverbrandingskamer.

Mocht de lengte van de naverbrandingskamer onvoldoende zijn voor verbrandingsgassen en eventuele vlammen, dan kan de doorgang door de naverbrandingskamer worden gewijzigd teneinde deze langer te maken dan de lengte van de naverbrandingskamer. Een alternatieve mogelijkheid is dat 10 andere obstakels worden aangebracht ter vorming van een statische mengin-richting. Andere werkwijzen waarmee hetzelfde resultaat kan worden verkregen kunnen ook worden toegepast. Bovendien moet de verbranding gelijkmatig plaats hebben' bij de inlaat naar de naverbrandingskamer. De naverbrandingskamer is bij voorkeur vervaardigd van scfiuimglimmer of van een aluminium-15 ailicaatvezel of een mengsel van deze twee stoffen.

De gewenste soort brandstof wordt verbrand in een overgangszone tussen de stookruimte van de.open haard en de naverbrandingskamer.

De open haard is voorzien van een rooster dat het mogelijk maakt dat de brandstof geleidelijk naar Beneden valt naar de zone waar.de feite-20 lijke verbranding plaats heeft. Eventuele pyrolyse-gassen stromen altijd door de naverbrandingskamer.

'Vanaf de stookruimte bestaat er' slechts êê'n doorgang via de naverbrandingskamer naar de schoorsteen.

Teneinde een hoog thermisch rendement te kunnen bereiken is de 25 stookruimte afgeschermd, waarbij deze afscherming gedeeltelijk of geheel is uit gevoerd in de vorm van êên of twee kacheldeuren.

Om deze een mooier aanzien te geven kan de afscherming, en mogelijk ook het voorste deel van de naverbrandingskamer, zijn vervaardigd van doorzichtig materiaal.

3Q Indien de open haard moet kunnen worden gebruikt als een conventio nele· haard dan kan een afsluit orgaan worden verwijderd, waardoor het mogelijk wordt gemaakt dat de verbrandingsgassen rechtstreeks van de stookruimte naar de schoorsteen van de open haard stromen»

Verdere kenmerken van de inrichting volgens de uitvinding zullen 35 worden beschreven in de verderop volgende conclusies,

De uitvinding zal thans worden beschreven onder verwijzing naar de 8401389 - 3 - ί % tekening, waarin:

Figuur 1 een aanzicht in perspektief is van een open haard die zodanig is ontworpen dat de verbrandingsgassen die worden uitgeworpen in eerste instantie waterdamp en kooldioxyde bevatten; en 5 figuur 2 is een vertikale doorsnede van een alternatieve uitvoe ringsvorm.

In de tekeningen is een open haard afgebeeld in de vorm van een kachel. De open haard is aangeduid met 1 en is voorzien van een stookruimte 3 die aan de voorkant open is of is afgesloten door middel van twee 10 kaeheldeuren 2. Boven de stookruimte bevindt zich een buitenste kap t die is verbonden a«n een buitenste schoorsteendoorgang 5· De buitenste schoorsteendoorgang 5 is voorzien van een afsluiter die kan worden gebruikt voor het openen of afsluiten van een doorgang naar de ruimte die is gelegen achter de buitenste schoorsteendoorgang 5. Binnenin de buitenste schoor-15 steendoorgang 5 en ia wezen coaxiaal daarmee is een binnenste schoorsteendoorgang 7 aangebracht, welke rechtstreeks in verbinding staat met zowel de binnenste opening van de schoorsteen als de stookruimte. De binnenste schoorsteendoorgang loopt aan de onderkant breder uit zodat het dwarsdoor-snede-oppervlak. ervan ongeveer gelijk, is aan dat -van de stookruimte 3- Het 20 onderste gedeelte is aangegeven met 8 en vormt ia feite een binnenste kap.

Een buisvormige ruimte 2 is -verschaft tussen de buitenste schoorsteendoorgang 5 en de buitenste kap b en de binnenste schoorsteensoorgang 7 en. de binnenste kap 8, Deze buisvormige ruimte 2 heeft een inlaat 10 en een uitlaat via de hierboven genoemde afsluiter 25 Het onderste gedeelte van de Binnenste schoorsteendoorgang 7, dat yoor een deel wordt gevormd door de binnenste kap 8, is af geschermd door een dwarse scheidingswand 11 De scheidingswand 1T is voorzien van een luikopening 12 die kan worden geopend en afgesloten. Het deel van de stook-ruixqte 3 dat rechts van de scheidingswand is gelegen kan dus worden afge-3Q sloten van de binnenste schoorsteendoorgang 7 door de scheidingswand 11 en de luikopening 12 indien deze is afgesloten. Op de vloer van de stookruim-r. te 3, bestaande uit vuurvaste stenen, bevindt zich een rooster 13 omvattende een verbrandingsgedeelte 1¼ waarin een aantal openingen 15 zijn aangebracht, Hechts van het rooster 13 bevindt zich een naverbrandingskamer 16.

35 Deze kamer is uitgevoerd in de vorm van een kanaal met rechthoekige dwarsdoorsnede, Het zal duidelijk zijn dat de kamer ook een andere dwarsdoor— 8401389 s: τ· - h - snedevorm kan hebben, bijvoorbeeld cirkelvormig. De kamer wordt gevormd door twee. dwarswanden 1T en 18 en twee wanden die zijn aangegeven met 19 en 20 en met de andere rechte hoeken vormen. De wanden zijn vervaardigd van materiaal dat lage thermische inertie en groot isolerend vermogen be-5 zit. De wanden kunnen bestaan uit schuimglimmer of aluminiumsilicaatvezel of een ander dergelijk materiaal dat dezelfde eigenschappen bezit. De naverbrandingskamer· mondt uit in de binnenste schoorsteendoorgang 7 en is aan de onderkant uitgevoerd met een dwarse opening 21 waarin het verbrandingsgedeelte Th van het rooster gedeeltelijk of geheel uitsteekt. De na-10 verhrandingskamer 16 is zodanig ontworpen dat noch vlammen noch onverbrand organisch materiaal tot voorbij het boveneinde van het verbrandingsgedeelte kunnen komen. De naverbrandingskamer 16 dient ook zodanig te zijn uitgevoerd dat vlammen en verbrandingsgassen niet worden af gekoeld. De naverbrandingskamer kan zijn voorzien van een katalysator in de vorm van een 15 deklaag, De katalysator· kan bestaan uit keramisch materiaal of edelmetaal en heeft ten doel de verbranding in de naverbrandingskamer te bevorderen. De naverbrandingskamer 16Γ dient een zodanige dwarsdoorsnedevorm te bezitten dat een hoge vullingsgraad van verbrandingsgassen wordt verkregen, dat wil zeggen hoge energie-dichtheid, Indien de naverbrandingskamer 16 te 20 kort zou zijn, dan kan dit worden opgeheven door het aanbrengen van statische mengorganen, niet afgedeeld, in de naverbrandingskamer 16. Dergelijke mengorganen dwingen de verbrandingsgassen een langere weg door de naverbrandingskamer 16" te volgen dan de lengte van de naverbrandingskamer. De afmetingen van de naverbrandingskamer T€ worden altijd aangepast aan de 25 grootte van de eenheden 13 en 21, De constructie van het rooster 13 maakt het mogelijk dat brandstof 2h die op het rooster '13 is aangevoerd door· de werking van de zwaartekracht in het verbrandingsgedeelte ih. kan vallen,

De kacheldeuren 2 zijn voorzien van een luchtinlaat 22, terwijl de lucht kan wegstromen door een uitlaat 23, 3Q De hierboven beschreven kachel werkt als volgt: Het gewenste aantal blokken hout of iets dergelijks· worden op het rooster gelegd en in brand gestoken' in het verbrandingsgedeelte van het rooster 13, Wanneer de verbranding begint worden de kacheldeuren gesloten. Verbrandingsgassen vanuit het verbrandingsgedeelte stromen in omgekeerde richting, door het 35 roodgloeiende vuurbed in het verbrandingsgedeelte lH heen, naar de naverbrandingskamer Τζ waar de verbrandingsgassen een zodanige dichtheid hebben 8401389 - 5 - dat alle daarin aanwezige Bestanddelen worden verbrand met uitzondering van kooldioxyde en waterdamp. Aan Bet boveneinde van de naverbrandingska-mer 16 worden dientengevolge verbrandingsgassen af geleverd die alleen maar waterdamp en kooldioxyde bevatten. Eet door pyrolyse van brandstof gevorm-5 de gas dat bet verbrandingsgedeelte 14 nog niet beeft bereikt wordt naar beneden gezogen door de naverbrandingsfcamer 16. De temperatuur in de na-verbrandingskamer l6 bereikt een waarde van ongeveer 110Q°C. De lucbt die wordt aangevoerd naar de inlaat 10 en de kacbel verlaat via de afsluiter 6 wordt door de verbrandingsgassen verbit door middel van de binnenste 10 scboorsteendoorgang 7· De twee kacbeldeuren 2 kunnen natuurlijk worden vervangen door doorzichtige ramen ter verschaffing van een aangenaam aanzien en effekt, ook bij dit type kacbel, en zelfs delen van de naverbran-dingskamer kunnen doorzichtig worden uitgevoerd. Volgens de uitvinding is bet dus van essentieel belang dat de naverbranding die in de naverbran-15 dingskamer l€ plaats beeft zodanig is dat alleen kooldioxyde en waterd,amp uit de naverhrandlngskamer 1€ naar Buiten stromen. In bet ónwaarschijnlijke geval dat de naverbrandingskamer zodanig is uitgevoerd dat ander on-yerhrand organisch materiaal dan kooldioxyde en waterdamp niet volledig wordt verbrand, moet de naverbrandingskamer hetzij langer worden gemaakt 20 of ze moet worden voorzien van statische mengorganen zodat de verbrandingsgassen een langere weg moeten afleggen voordat ze de naverbrandingskamer 16 verlaten,

Indien, van bet esthetische standpunt bezien, een helder brandend vuur wenselijk is gedurende een korte periode, in plaats van een gloeiend 25 vuur, kan het iuikdeksel 12 tijdelijk vanuit de gesloten positie worden weggeschoven of bewogen, waarna het vuur gedurende een korte periode ver* hrandiagsgassen zal af geven die ongewenste bestanddelen bevatten,

Figuur 2 is een vertikale doorsnede van een andere uitvoeringsvorm van de kachel volgens figuur 1. Delen die in figuur 2 overeenkomen met de 3Q delen in figuur 1 zijn met dezelfde.nummers aangeduid en delen die enigszins daarvan afwijken zijn van het zelfde nummer voorzien, maar dan is er een accentteken aan toegevoegd, De nu volgende beschrijving is alleen van toepassing op die delen van de kachel die hierboven nog niet zijn genoemd.

De stookruimte is voorzien van een rooster omvattende twee delen; 35 een voorste deel 32 en een naar Beneden afhellend achterste deel 13', Deze twee delen zijn verbonden aan zi'j gedeelten zodat de zij gedeelten en de de* 8401389 - 6 - «r '<«· leu 32 en 13' een gesloten ruimte vormen die open is naar de dwarse opening 21 die naar de verbrandingskamer leidt. De zijwanden van de twee delen 32 en 13’ worden tij voorkeur gevormd door de zijwanden van de stookruimte 3. Het deel 13f bestaat uit een zuurbestendig materiaal dat tevens 5 bestand is tegen hoge temperaturen, bijvoorbeeld roestvrij staal. Het gebruik van roestvrij staal betekent dat het deel 13' slechts een paar millimeter dik is, of zelfs minder. Het deel 13’ is aan het einde dat zich vlakbij de naverbrandingskamer 16 bevindt voorzien van openingen voor vlammen en niet tot ontbranding gebracht gas dat moet worden aangevoerd 10 naar een onder het deel 13 r gelegen verbrandingskamer 3^. Het links gelegen bovenste einde van hét rooster 13r is verbonden aan het boveneinde van een dwarse voorwand 32'. Het rooster 13r*. de voorwand 32 en de zijwanden vaa het rooster vormen een afgesloten ruimte van de onderste verbrandingskamer 3^< De voorwand bestaat gewoonlijk. uit doorzichtig materiaal, bij-15 voorbeeld Hobax. glas. Een opening 33 is aangebracht in de voorwand, teneinde daar doorheen secundaire lucht te kunnen aanvoeren in de verhran-dingskamer 3^· De dwarse opening 21 naar de naverbrandingskamer 16 is breed genoeg om het mogelijk. te maken dat tot ontbranding gebracht gas en niet tot ontbranding gebracht gas heel goed worden vermengd in die opening 20 zodat al het gas dat de naverbrandingskamer binnenstroomt in wezen tot ontbranding wordt gebracht. De kacheldeur(en I 2 zijn voorzien van een inlaat 22’ voor de aanvoer van lucEt naar het rooster 13' vanaf de bovenkant waarbij een deel van deze lucht ook binnenstroomt in de opening 33·

De stookruimte is voorzien van een inspektiedeksel 25 dat kan wor-25 den verwijderd als de kachel moet funktioneren als een conventionele haard. De binnenste kap 8 is uit gevoerd met een verbrandingsgassenplaat ter verspreiding van gas dat. uit de naverbrandingskamer stroomt. Onder de kachel bevindt zich een’ ventilator 30 voor de aanvoer van lucht naar de inlaatope— nihg ld. van de buisvormige ruimte 2· Met 27 is een regelmiddel aangegeven 30. voor het geleiden van. de verhitte lucht vanuit de buisvormige ruimte 9. hetzij naar buiten de ruimte in waar de kaebel is opgesteld of naar daaraan grenzende ruimten door middel van een. of meer kanalen 31 ·. Een schakelaar 28 is aangebracht om de ventilator 30 aan of af te zetten en een thyristor 22 dient ter regeling van de snelheid ervan.

35 De hierboven beschreven kachel werkt als volgt; Blokken hout 2k of iets. dergelijks worden op het rooster 13* gelegd, het hout wordt aangeato- 8401389 * - T - ken en daarna worden de kacheldeuren 2 gesloten. Lucht voor het verbrandingsproces treedt binnen via opening 22'. en stroomt naar de bovenzijde van het rooster. De daar gevormde vlammen worden door de gaten in het ver-brandingsgedeelte l^f van het rooster 13’ gezogen. Met tot ontbranding 5 gebrachte gassen, alsmede door tot ontbranding gebrachte gassen gevormde vlammen zullen de onderste verbrandingskamer 3^ in stromen, aangezien een gedeeltelijk vacuüm heerst in deze kamer. Fel en niet tot ontbranding gebrachte gassen worden gedwongen weg te stromen naar de dwarse opening 10 die een zodanige grootte heeft dat deze gassen heel goed met elkaar zullen 1Q worden vermengd en daardoor vrijwel volledig tot ontbranding zullen worden gebracht wanneer ze de naverbrandingskamer binnenstromen. Set kan zijn dat er niet voldoende lucht in de onderste verbrandingskamer 3^ aanwezig is cm de verbranding in stand te houden en voor dit doel wordt een zekere hoeveelheid lucht naar Binnen gezogen via de opening 33. De verbranding heeft 15 in de naverbrandingskamer 3¼ plaats op precies dezelfde wijze als bij de « ' * * " * * * kachel die is beschreven in figuur 1 · Aangezien de voorwand 32 is vervaardigd van doorzichtig materiaal, kunnen de vlammen door de voorwand 32 heen worden gezien, Dit maakt het mogelijk de fascinerende werking van vlammen uit een open haard te ervaren door middel van deze buitengewoon doelmatige 2Q kachel, met dit verschil dat de vlammen niet omhoog bewegen maar in plaats daarvan' naar beneden, 1 8401389

Claims (14)

1. Verbrandingsinrichting voor het verbranden van verschillende soorten brandstof, bij voorkeur hout, omvattende een stookruimtegedeelte dat overeenkomt met de stookruimte van een open haard of kachel, een rooster dat overeenkomt, met het rooster in. het onderste deel of op de bodem van de 5 stookruimte van een open haard of kachel, een naverbrandingskamer die is aangesloten op de. stookruimte, en een schoorsteen of iets dergelijks voor de afvoer van gassen en deeltjes vanuit de naverbrandingskamer, gekenmerkt doordat het vandmateriaal van de naverbrandingskamer (16) lage thermische inertie en groot warmte-i solerend vermogen bezit, terwijl de naverbran-10 dingskamer (16J zodanige afmetingen heeft dat een maximale vullingsgraad wordt verkregen, dat wil. zeggen grote energie-dichtheid, waarbij de naverbrandingskamer (16X zodanig is uitgevoerd dat een vlam en mogelijk onverbrand gas aanwezig zijn in de naverbrandingskamer (lij. tijdens de verbranding en de inlaat (21J en het rooster (131 behorende bij de naverbrandings-15 kamer (lil zodanig zijn geplaatst en uitgevoerd dat kan worden voldaan aan de eisen voor de naverbrandingskamer,

2, Yerbrandingsinrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de naverbrandingskamer (lil een doorgang omvat die langer is dan de lengte van de naverbrandingskamer (lij, 20 3, Verbrandingsinrichting volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt doordat de naverbrandingskamer (lil bij voorkeur is voorzien van een katalysator zoals keramisch materiaal of edelmetaal ter instandhouding van de verbranding, waarbij de katalysator bijvoorbeeld aanwezig is in de vorm van een deklaag,

25 Yerbrandingsinrichting volgens een of meer van de voorgaande con clusies, gekenmerkt doordat het deel (lU-I van een rooster (131 dat is bedoeld voor een roodgloeiend vuurbed is gelegen in een overgangszone tussen Stookruimte (3l en naverbrandingskamer (lil,

5, Yerbrandingsinrichting volgens ten of meer van de voorgaande conclu— 3Q s£es, gekenmerkt doordat de wanden van de naverbrandingskamer (l6}_ bestaan uit schuimglimmer of aluminiumsilicaatvezels of een mengsel van beide,

6, Yerbrandingsinrichting in de vorm van een open haard die is'uitge-voerd als een kachel volgens êên of meer van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de stookruimte (31 alleen via de naverbrandingskamer (l6J 35 in open yerhihding staat met de schoorsteen (7l, 8401389 — O — T. Verbrandingsinriehting volgens- conclusie 6, gekenmerkt doordat de stookruimte (3) rechtstreeks in verbinding staat met de schoorsteen (T) via een tweede aansluiting die is voorzien van een eenheid (12) die kan worden geopend of afgesloten, bijvoorbeeld een luikopening.

8. Verhrandingsinriehting volgens conclusie 6, gekenmerkt doordat het rooster (131 zodanig is uitgevoerd dat daarop gelegde brandstof {2h) door de werking van de zwaartekracht de neiging zal hebben zich te verplaatsen naar het deel (1U'I van het rooster C13ï waar het roodgloeiende vuurbed is gevormd.

9. Verhrandingsinriehting volgens itn of meer van de conclusies 6-8, gekenmerkt doordat de naverbrandingskamer (16J zover mogelijk naar binnen in de stookruimte (3l is aangebracht. 3Q« Verhrandingsksmer volgens een of meer van de conclusies 6-9, gekenmerkt doordat een wand van de naverBrandingskamer (161 een binnenwand van 15 de stookruimte (31 vormt en dat de inlaat (21J_ van de naverbrandingskamer (161 bij voorkeur is gelegen aan het ondereinde van die wand (181.

33, Yerhrandingsinrichting volgens conclusies 6—10, gekenmerkt doordat de stookruimte (31 is af geschermd, waarbij êên of meer kacheldeuren (2i geheel of gedeeltelijk zorgen voor de afscherming. 20 12, Verbrandingsinriehting volgens een of meer van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat het afschermingsmiddel bestaat uit doorzichtig materiaal,

33, Verbrandingsinriehting volgens een of meer van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat het naverbrandingsmiddel (l61 in wezen is uit-25 gevoerd met een cirkelvormige dwarsdoorsnedevorm. 3k, Verbrandingsinriehting volgens conclusie 12, gekenmerkt doordat de naverbrandingskamer (l6I geheel of gedeeltelijk doorzichtig is,

35, Yarbrandingsanrienting volgens een of meer van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat de naverbrandingskamer (3 61 is voorzien van 3Q middelen ter verkrijging van een goede vermenging van de verbrandingsgassen,

36, Verbrandingsinriehting volgens een of meer van de voorgaande con- . clusies, gekenmerkt doordat de inlaat (23 Ivan de naverbrandingskamer (l6) van zodanige afmetingen is dat zowel nog niet tot ontbranding gebrachte 35 gassen vanaf het rooster (33VI als wel tot ontbranding gebrachte gassen heel goed met elkaar worden vermengd, 8401389 -Ία -

17. Verhrandingsinrichting volgens· een of meer van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat Bet rooster (13'] zodanig is aangebracht dat alle primaire lucht door het rooster (13' ] wordt gevoerd.

18. Verhrandingsinrichting volgens een of meer van de voorgaande con-5 clusies, gekenmerkt doordat het rooster (13') bestaat uit zuurbestendig materiaal dat ook bestand is tegen hoge temperaturen, zoals roestvrij staal,

19. Verbrandingsinr icht ing volgens êên of meer van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat een inlaat (33 Γ voor aanvoer van lucht naar IQ het rooster (13*1 daaronder is aangebracht. 20., Verhrandingsinrichting volgens êên of meer van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat het rooster (13* 1 geheel of gedeeltelijk is vervaardigd van doorzichtig materiaal, Bijvoorbeeld glas, zodat de vlammen die tijdens de verbranding ontstaan zichtbaar zijn. 15 8401389