NO863690L

NO863690L - Oven for solid fuel.

Info

Publication number: NO863690L
Application number: NO863690A
Authority: NO
Inventors: Robert W Ferguson; Derik K Andors; William W Crossmann Jr
Original assignee: Vermont Castings
Priority date: 1983-11-28
Filing date: 1986-09-16
Publication date: 1985-07-25
Also published as: NO863690D0

Description

VARMESYSTEM FOR FAST BRENSELHEATING SYSTEM FOR SOLID FUEL

BAKGRUNNSOPPLYSNINGER VEDRØRENDE OPPFINNELSENBACKGROUND INFORMATION REGARDING THE INVENTION

Denne søknad er en fortsettelse av U.S. serienummer 555,511, innlevert 28 november, 1983 og U.S. serienummer 572,000, innlevert 19 januar, 1984. This application is a continuation of U.S. Pat. Serial No. 555,511, filed Nov. 28, 1983 and U.S. Pat. serial number 572,000, filed January 19, 1984.

Oppfinnelsen gjelder forst og fremst varmesystem for fast brensel, med spesielle muligheter for disse systemene til å oppnå høyoppvarmingseffektivitet samtidig som bare en liten mengde forurensende emisjoner genereres. The invention primarily relates to heating systems for solid fuel, with particular opportunities for these systems to achieve high heating efficiency while generating only a small amount of polluting emissions.

Når veden forbrenner i moderne, lufttette treforbrennende ovner, blir produkter av både fullstendig og delvis forbrenning dannet inneholdene forurensende emisjoner inklusive partikler og uforbrendte gassholdige stoffer som frigjøres i atmosfæren, i tillegg til andre forbindelser som bl.a. kreosot, som oppsamles på innsiden av ovnsrøret. Problemet blir forverret p.g. av forbrenning ved lav varme med en surstoff-fattig fremgangsmåte. Kreosotoppsamling er farlig, da man kan risikere antenning, som igjen kan forårsake farlig brann. Disse stoffpartiklene har en skadelig virkning på omgivelsene. Disse ubrendte gassholdige stoffene har ikke bare en negativ virkning på mil jøet, men de gassholdige stoffenes oppvarmingsverdi sløses etter hvert som stoffene utlades ut i atmosfæren. When the wood burns in modern, airtight wood-burning stoves, products of both complete and partial combustion are formed containing polluting emissions including particles and unburned gaseous substances that are released into the atmosphere, in addition to other compounds such as creosote, which collects on the inside of the furnace pipe. The problem is exacerbated by of combustion at low heat with an oxygen-poor process. Creosote accumulation is dangerous, as there is a risk of ignition, which in turn can cause a dangerous fire. These particles have a harmful effect on the environment. These unburned gaseous substances not only have a negative effect on the environment, but the heating value of the gaseous substances is wasted as the substances are discharged into the atmosphere.

For å kunne fremstille ovner sora brenner renere, med høyere termisk yteevne, har forskjellige fabrikanter konstruert ovner ved å benytte en hel rekke forskjellige teknikker for å oppnå mer fullstendig forbrenning, som for eksempel sekundære og katalytiske forbrenningskammere. Kjente katalytiske forbrenningskammere består vanligvis er In order to produce furnaces that burn cleaner, with higher thermal performance, various manufacturers have constructed furnaces using a whole range of different techniques to achieve more complete combustion, such as secondary and catalytic combustion chambers. Known catalytic combustion chambers usually consist of

en tykk, gjennomhullet konstruksjon av keramikk eller et annet materiale, belagt med et katalytisk stoff, som for eksempel platina, palladium eller rodium. Disse katalytiske a thick, perforated structure of ceramic or other material, coated with a catalytic substance, such as platinum, palladium or rhodium. These catalytic

overflateegenskaper vil forårsake at forbrenningsproduktene, som er for kalde til å kunne brenne uten hjelp, vil brenne innenfor det katalytiske forbrenningkammeret. De mere konvensjonelle katalytisk utstyrte ovnene er konstruert på en måte hvor stort sett all forbrenning utenfor det primære ildstedets volum, finner sted innenfor det katalytiske elementets egne mengder. Forbrenningen opphører på veien ned mot det katalytiske elementet først og fremst fordi området utenfor det katalytiske elementet vanligvis er dannet av varmeledende materialer som gjør det mulig for varmen å utslippe, og på denne måten unngå videre forbrenning. Da forbrenning i kjente ovner med katalytiske forbrenningskammere bare finner sted innenfor forbrenningsmengden, er disse forbrenningskammerene ganske tykke. Hvis forbrenningen ikke er fullført når gassene forlater forbrenningskammeret, er det høyst usannsynlig at noen videre forbrenning vil finne sted. En gylden regel er derfor at desto tykkere, desto bedre. Imidlertid, selv om forbrenningskammeret er perforert, vil tykkelsen resultere i en grundig strømningsbegrensning som igjen forårsaker øket mottrykk. surface properties will cause the combustion products, which are too cold to burn unaided, to burn within the catalytic combustion chamber. The more conventional catalytically equipped stoves are constructed in a way where almost all combustion outside the volume of the primary hearth takes place within the catalytic element's own volume. Combustion ceases on the way down towards the catalytic element primarily because the area outside the catalytic element is usually formed by heat-conducting materials that enable the heat to escape, thus avoiding further combustion. Since combustion in known furnaces with catalytic combustion chambers only takes place within the combustion volume, these combustion chambers are quite thick. If combustion is not complete when the gases leave the combustion chamber, it is highly unlikely that any further combustion will take place. A golden rule is therefore that the thicker, the better. However, even if the combustion chamber is perforated, the thickness will result in a severe flow restriction which in turn causes increased back pressure.

Faste brenselsovner finnes også som bruker et sekundært forbrenningskammer til å fortsette forbrenningen av gasser fra primærkammeret. Vanligvis, imidlertid, vil vedovner med sekundære forbrenningskammere, selv om de er i stand til å opprettholde forbrenning før forandringer i treforsyningen finner sted, vippe når forbrenningsgassenes sammensetning forandres p.g- av forskyvning i brenselsvolumet, for eksempel når en trekubbe faller. Selv om forbrenningsgassene returnerer til samme sammensetning like etter at forstyrrelsen har funnet sted, vil sekundærsystemet muligens ikke antennes hvis det har blitt tilstrekkelig avkjølt i mellomtiden. For å kunne opprettholde sekundær forbrenning, og ren forbrenning i en ovn med et konvensjonelt forbrenningskammer, må en kombinasjon av fri varme (gassens temperatur før den går inn i sekundærkammeret) og latent varme (den varme som frigjøres når brennbare komponenter forbrennes i sekundærkammeret) som finnes i gassblandingen være høy nok til å kunne opprettholde vedvarende temperaturer i sekundærkammeret på over 538 til 649°C. Hvis midlertidig forandring av gassblandingen finner sted slik at det totale varmevolumet (fritt og latent) tilgjengelig for sekundærkammeret, er utilstrekkelig til å kunne opprettholde de riktige temperaturene i kammeret, vil sekundærforbrenning nå opphøre. Gassene vil ikke antennes uansett hvor fyldige før de igjen når opp til en temperatur på 538 til 649°C når de går inn i sekundærkammeret. Vanligvis er det nødvendig med assistanse fra en operatør på samme måte som når sekundærkammeret opprinnelig ble satt i gang. Ovnsdrift med sekundært forbrenningskammer hvor den sekundære forbrenningen er avslått, bør unngås da kreosot og andre emisjoner vil bli hyppigere enn med en konvensjonell vedovn uten sekundærkammer. Solid fuel stoves also exist which use a secondary combustion chamber to continue the combustion of gases from the primary chamber. Generally, however, wood stoves with secondary combustion chambers, although capable of sustaining combustion before changes in the wood supply take place, will tilt when the composition of the combustion gases changes due to displacement in the fuel volume, for example when a log falls. Even if the combustion gases return to the same composition soon after the disturbance has taken place, the secondary system may not ignite if it has cooled sufficiently in the meantime. In order to maintain secondary combustion, and clean combustion in a furnace with a conventional combustion chamber, a combination of free heat (the temperature of the gas before it enters the secondary chamber) and latent heat (the heat released when combustible components burn in the secondary chamber) which present in the gas mixture be high enough to be able to maintain sustained temperatures in the secondary chamber of over 538 to 649°C. If temporary change of the gas mixture takes place such that the total heat volume (free and latent) available to the secondary chamber is insufficient to be able to maintain the correct temperatures in the chamber, secondary combustion will now cease. The gases will not ignite, no matter how rich, until they again reach a temperature of 538 to 649°C when they enter the secondary chamber. Usually the assistance of an operator is required in the same way as when the secondary chamber was initially started. Stove operation with a secondary combustion chamber where the secondary combustion is switched off should be avoided as creosote and other emissions will be more frequent than with a conventional wood stove without a secondary chamber.

Et annet problem i forbindelse med konvensjonelle, sekundære forbrenningskammere gjelder varmeoverføring til primærkammeret. Selv om varmeoverføring til rommet er ønskelig for å kunne oppnå god varme, kan sekundærvarme ha en negativ virkning på primærforbrenning. Hvis alt for meget varme fra sekundærforbrenning blir overført til det primære forbrenningskammeret, kan dette resultere i ubegrenset avgassing. Dette påvirker evnen til å regulere primærforbrenning ved bare å forandre primærluften. Another problem with conventional secondary combustion chambers concerns heat transfer to the primary chamber. Although heat transfer to the room is desirable in order to achieve good heat, secondary heat can have a negative effect on primary combustion. If too much heat from secondary combustion is transferred to the primary combustion chamber, this can result in unrestricted outgassing. This affects the ability to regulate primary combustion by simply changing the primary air.

For å kunne produsere faste brenselsovner med renere forbrenning, har man introdusert retrofit-enheter for eksisterende ovner som består av katalytiske forbrenningskammere som reduserer røk og kreosot, samtidig som effektiviten også økes. Vanligvis er driften av disse retrofit-enheter nokså upålitelig, i og med at de er avhengige av det fundamentale systemet som det skal festes til. Denne marginale situasjonen kommer av at det retrofite, In order to be able to produce solid fuel stoves with cleaner combustion, retrofit units have been introduced for existing stoves consisting of catalytic combustion chambers that reduce smoke and creosote, while also increasing efficiency. Usually, the operation of these retrofit units is quite unreliable, in that they are dependent on the fundamental system to which it is to be attached. This marginal situation comes from the fact that the retrofit,

katalytiske forbrenningskammeret befinner seg for langt borte fra ovnens ildsted, som igjen resulterer i at forbrenningsgassene strømmer inn i katalysten med en temperatur som er for lav til å oppnå maksimal ytelse, spesielt når ovnen drives med lav varme. I løpet av lav varmeytelse med kjente systemer, vil de gassene som strømmer ut fra ovnen ofte være av for lav temperatur for vedvarende katalytisk påtenning. I denne situasjonen vil det katalytiske forbrenningskammeret bare ha minimal virkning på de ikke-ønskelige effluenter. I tillegg - da de kjente katalytiske elementene er ca. 7.5 cm tykke - vil bruken av disse resultere i forhøyet mottrykk, som forårsaker minsket trekk og resulterer i lavere funksjonsytelse. catalytic combustion chamber is located too far away from the furnace hearth, which in turn results in the combustion gases flowing into the catalyst at a temperature too low to achieve maximum performance, especially when the furnace is operated at low heat. During low heating performance with known systems, the gases flowing out from the furnace will often be of too low a temperature for sustained catalytic ignition. In this situation, the catalytic combustor will have only minimal effect on the undesirable effluents. In addition - as the known catalytic elements are approx. 7.5 cm thick - the use of these will result in increased back pressure, which causes reduced draft and results in lower functional performance.

Et annet problem i forbindelse med ytterst effektive vedbrennende ovner er tendensen til lekkasje av lette hydrokarboner gjennom pakningsmaterialet. Mangel på bedre pakningsmaterialet av asbest gjør dette problemet enda verre. Another problem in connection with highly efficient wood-burning stoves is the tendency for light hydrocarbons to leak through the gasket material. Lack of better asbestos packing material makes this problem even worse.

En av hensiktene ved denne oppfinnelsen er derfor å kunne tilby et varmesystem for fast brensel som både har god termisk yteevne, og få forurensende emisjoner. One of the purposes of this invention is therefore to be able to offer a heating system for solid fuel which has both good thermal performance and few polluting emissions.

En annen hensikt ved denne oppfinnelsen er å finne fram til et varmesystem for fast brensel hvor sekundærforbrenningen blir vedlikeholdt i løpet av perioder med svingninger i forbrenningsgassenes sammensetning. Another purpose of this invention is to find a heating system for solid fuel where the secondary combustion is maintained during periods of fluctuations in the composition of the combustion gases.

Enda en hensikt ved oppfinnelsen er et ytre retrofit-system, som kan festes til en eksisterende ovn for reduksjon av skadelige emisjoner og bedre forbrenning. Another purpose of the invention is an external retrofit system, which can be attached to an existing furnace for the reduction of harmful emissions and better combustion.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSENSUMMARY OF THE INVENTION

Personene som har forelagt søknaden har oppdaget at kombinasjonen av tre elementer; en tenningsenhet, fortrinnsvis katalytisk, et isolert sekundært forbrenningskammer og regenererende tilbakeføring av varme vil resultere i et varmesystem for fast brensel hvor det sekundære forbrenningskammeret opprettholder forbrenning i løpet av og etter forandringer i forbrenningsgassenes sammensetning og temperatur fra det primære forbrenningskammeret p.g. av forskyvninger i mengden av fast brensel, som for eksempel når en trekubbe faller, i de tilfeller hvor ved er kilden for brenselet. Varmesystem med fast brensel som henvises til i dette dokumentet inkluderer et isolert sekundært forbrenningskammer, fortrinnsvis isolert ved hjelp av ildfaste stoffer. Helst bør en tynn, katalytisk tenningsenhet plasseres ved innføringen til det sekundære forbrenningskammeret. Det katalytiske elementet har til oppgave å redusere de primære forbrenningsgassenes opptenningstemperatur så lavt som 316°C. En blanding av varmere primære forbrenningsgasser og sekundærluft enn denne temperaturen, som passerer gjennom den katalytiske tenningsenhet, vil bli tent og fortsette å brenne i det isolerte sekundærkammeret da varmen fra sekundærforbrenningen oppbevares i det isolerte forbrenningskammeret. Da sekundærforbrenning finner sted i sekundærkammeret i motsetning til området tilhørende det katalytiske elementet, vil man oppnå mer fullstendig forbrenning som vil bidra til bedre termisk yteevne, og færre emisjoner. I tillegg vil det katalytiske elementets tykkelse bli grundig redusert. The people who have submitted the application have discovered that the combination of three elements; an ignition unit, preferably catalytic, an isolated secondary combustion chamber and regenerative heat recovery will result in a solid fuel heating system where the secondary combustion chamber maintains combustion during and after changes in the composition and temperature of the combustion gases from the primary combustion chamber due to of shifts in the amount of solid fuel, such as when a log falls, in cases where wood is the source of the fuel. The solid fuel heating system referred to in this document includes an insulated secondary combustion chamber, preferably insulated by means of refractory materials. Ideally, a thin catalytic ignition unit should be placed at the inlet to the secondary combustion chamber. The catalytic element has the task of reducing the ignition temperature of the primary combustion gases as low as 316°C. A mixture of hotter primary combustion gases and secondary air than this temperature, passing through the catalytic ignition unit, will be ignited and continue to burn in the isolated secondary chamber as the heat from the secondary combustion is stored in the isolated combustion chamber. As secondary combustion takes place in the secondary chamber as opposed to the area belonging to the catalytic element, more complete combustion will be achieved which will contribute to better thermal performance and fewer emissions. In addition, the thickness of the catalytic element will be thoroughly reduced.

En egenskap til er nødvendig for å være sikker på atman jppnår vedvarende forbrenning innenfor sekundærkammeret. Når driften av en varmeovn resulterer i begrenset varmeytelse, og dette skyldes konstruksjon eller er en følge av forandringer i brenselforsyningen, vil forbrenningsgassene som strømmer ut fra ovnen ofte være for lave; i området 177 til 260°C, for katalytisk antenning. Patentsøkerne har overvunnet dette ved at de på en regenererende måte bruker den varmen som frigjøres i sekundærkammeret til å forhåndsoppvarme blandingen av sekundærluft og primære forbrenningsgasser, før de når den katalytiske tenningsenheten på det nivå hvor gassene vil antennes og brenner i sekundærkammeret.Patentsøkerne har her kombinert de forskjellige egenskapene fra den katalytiske tenningsenheten, isolering av det sekundære forbrenningskammeret, og en forhåndsoppvarming av gassene som strømmer i tenningsenheten for å kunne produsere både en separat ovn og et retrofit-system som gir bedre varmeytelse og mindre antall skadelige effluenter. One more property is needed to ensure that continuous combustion is achieved within the secondary chamber. When the operation of a heater results in limited heat output, and this is due to construction or is a consequence of changes in the fuel supply, the combustion gases flowing out from the furnace will often be too low; in the range 177 to 260°C, for catalytic ignition. The patent applicants have overcome this by regeneratively using the heat released in the secondary chamber to preheat the mixture of secondary air and primary combustion gases, before they reach the catalytic ignition unit at the level where the gases will ignite and burn in the secondary chamber. The patent applicants have here combined the different characteristics from the catalytic ignition unit, insulation of the secondary combustion chamber, and a pre-heating of the gases flowing in the ignition unit to be able to produce both a separate furnace and a retrofit system that provides better heating performance and less number of harmful effluents.

I tillegg til oppfinnelsens tidligere nevnte egenskaper, finner man, som en av oppfinnelsens konstruksjoner, en separat ovn, hvor det primære forbrenningssystemet med kryssinterferens er arrangert slik at forbrenningsgassene som dannes i løpet av vedens avgassing må passere gjennom trekull-seksjonen av brenselets underlag, før de forlater primærkammeret. Denne siste betingelsen for forbrenningsgassene er viktig av to årsaker. Først og fremst øker gasstemperaturen, til og med ved lavt brenselsforbruk, fordi trekullsunderlaget blir meget varmt når ekstra surstoff som er igjen i primærgassene forbrukes. For det andre, ved å fjerne eller trekke ut ekstra surstoff fra primærgassene, vil surstoffsvarianten fjernes fra systemet. På denne måten vil man få anledning til å måle den nøyaktige mengden sekundærluft i forbrenningsgassene som oppstår når all surstoff blir konsekvent fjernet fra forbrenningsgassene, i stedenfor å inneholde forskjellige surstoffmengder. En enhet som kan måle sekundærluft blir tilsatt i en konstruksjon for å kunne benytte seg av denne egenskapen. En luftluke regulerer idéelt temperaturen i Het sekundære f orbrenningsområdet. In addition to the previously mentioned properties of the invention, one finds, as one of the invention's constructions, a separate furnace, where the primary combustion system with cross-interference is arranged so that the combustion gases formed during the degassing of the wood must pass through the charcoal section of the fuel's substrate, before they leave the primary chamber. This last condition for the combustion gases is important for two reasons. First and foremost, the gas temperature increases, even with low fuel consumption, because the charcoal substrate becomes very hot when extra oxygen remaining in the primary gases is consumed. Second, by removing or extracting extra oxygen from the primary gases, the oxygen species will be removed from the system. In this way, one will have the opportunity to measure the exact amount of secondary air in the combustion gases that occurs when all oxygen is consistently removed from the combustion gases, instead of containing different amounts of oxygen. A device that can measure secondary air is added to a construction to be able to make use of this property. An air hatch ideally regulates the temperature in the secondary combustion area.

I oppfinnelsens, ovennevnte ovnsxonstruksjon vil varmeovnen for fast brensel bestå av et primært forbrenningskammer som forbrenner fast brensel, og et sekundært forbrenningskammer som er tilknyttet det primære forbrenningskammeret med gassforbindelser. Det sekundære forbrenningskammeret er foret med et ildfast, isolerende materiale, og består av en perforert, katalytisk tenningsenhet som forbrenningsgassene fra det primære forbrenningskammeret kan strømme gjennom. In the above-mentioned furnace construction of the invention, the heater for solid fuel will consist of a primary combustion chamber which burns solid fuel, and a secondary combustion chamber which is connected to the primary combustion chamber with gas connections. The secondary combustion chamber is lined with a refractory insulating material and consists of a perforated catalytic ignition unit through which the combustion gases from the primary combustion chamber can flow.

Det sekundære forbrenningskammeret består også av isolerende, ildfaste brennplater, plassert slik for å kunne forenkle blanding av forbrenningsgassene. Disse befinner seg slik at varme kan stråle tilbake inn i den katalytiske tenningsenheten. Forgreningsrør sender sekundær forbrenningsluft inn i sekundærkammeret, slik at forbrenningsgassene oppnår mere grundig forbrenning og varmevirkning, i tillegg til redusert mengde farlige emissioner. Den kompliserte veien gjennom det sekundære forbrenningskammeret dannet av de ildfaste brennplatene bidrar til å oppnå mere fullstendig forbrenning, p.g. av den forholdsvis lange oppholdstiden i sekundærforbrenningskammeret. The secondary combustion chamber also consists of insulating, refractory burner plates, placed in this way to facilitate mixing of the combustion gases. These are located so that heat can radiate back into the catalytic ignition unit. Branch pipes send secondary combustion air into the secondary chamber, so that the combustion gases achieve more thorough combustion and heating effect, in addition to a reduced amount of dangerous emissions. The complicated path through the secondary combustion chamber formed by the refractory burner plates helps to achieve more complete combustion, p.g. of the relatively long residence time in the secondary combustion chamber.

Med denne ovnsenheten blir blandingen av forbrenningsgass og sekundærluft forhåndsoppvarmet for å sikre tenning av den katalytiske tenningsenheten. Forhåndsoppvarmingen utføres ved å plassere luftforgreningsrørene for sekundær forbrenning i et varmeutvekslingsforhold til forbrenningsgassene, etter at disse har passert gjennom den katalytiske tenningsenheten og har forbrent i sekundærkammeret. Den katalytiske tenningsenheten har en tykkkelse og et perforert åpent område som begrenser trykktap gjennom tenningsenheten som bidrar til forbedret trekk i oppvarmingssystemet. De siste forbrenningsgassene vil ikke bare forhåndsoppvarme blandingen av gass og luft, før de føres inn i det sekundære forbrenningskammeret, men forbrenningsgassene påvirker også varmetilførselen inn i et rom ved hjelp av varmeutvekslere på siden, separerte fra de primære og sekundære-forbrenningskammerene ved ventilerte luftrom. Disse varmeutvekselerne, som befinner seg på siden, består av innviklede gjennomganger som forbedrer overflateområdet for varmeutveksling. Ved å at skille varmeutvekslerne på siden fra det primære ildstedet (magasinet) ved hjelp av ventilerte luftrom, vil ovnens yteevne forbedres. Selv om varme må føres vekk fra de siste forbrenningsgassene for å kunne oppnå høyest mulig varmevirkning, må varmen fra de siste forbrenningsgassene forhindres fra å øke temperaturene i ildstedet da dette kan forårsake ubegrenset avgassing av brenselet. Søknadens innsendere har oppdaget at ved å ha varmeutveksling på siden, som deler en felles vegg med det primæret ildstedet/får man ofte en ukontrollert fordampningsprosess som avbryter muligheten av å regulere primærforbrenning ved kontroll av primærluft. Ved å separere varmeutvekslingen fra det primære ildstedet med et konvektivt luftrom, vil man bedre kunne kontrollere avgassingen, og oppnå bedre varmeoverføring i rommet. With this furnace unit, the mixture of combustion gas and secondary air is preheated to ensure ignition of the catalytic ignition unit. The preheating is carried out by placing the secondary combustion air manifolds in a heat exchange relationship with the combustion gases, after these have passed through the catalytic ignition unit and combusted in the secondary chamber. The catalytic ignition unit has a thickening and a perforated open area that limits pressure loss through the ignition unit which contributes to improved draft in the heating system. The final combustion gases will not only preheat the mixture of gas and air, before entering the secondary combustion chamber, but the combustion gases also affect the heat input into a room by means of side heat exchangers, separated from the primary and secondary combustion chambers by ventilated air spaces. Located on the side, these heat exchangers consist of intricate passages that improve the surface area for heat exchange. By separating the heat exchangers on the side from the primary hearth (magazine) by means of ventilated air spaces, the performance of the oven will be improved. Although heat must be carried away from the last combustion gases in order to achieve the highest possible heating effect, the heat from the last combustion gases must be prevented from increasing the temperatures in the hearth as this can cause unlimited degassing of the fuel. The submitters of the application have discovered that by having heat exchange on the side, which shares a common wall with the primary hearth, you often get an uncontrolled evaporation process which interrupts the possibility of regulating primary combustion by controlling primary air. By separating the heat exchange from the primary hearth with a convective air space, you will be able to better control the degassing, and achieve better heat transfer in the room.

Ovner som er avhengige av avgassing av ved i en primær forbrenningssone, med resulterende forbrenning av de flyktige gassene i en sekundær forbrenningssone, lider ofte av problemer i forbindelse med ubehagelig lukt som er en følge av noen få skadelige gasser som strømmer ut av avgassingsskammeret. En annen fordel ved denne oppfinnelsen er en enhetsovn med en løs del, som for eksempel en dør, som brukes til påfylling. Et dobbelt pakningssystem vil kunne tilby en tett indre forsegling liknende den som finnes i mere konvensjonelle forseglingssystem, og som forhindrer spredning av gassene fra det primære forbrenningskammeret. Imidlertid, uansett hvor god denne forseglingen er, vil små mengder gass finne veien ut. Denne oppfinnelsen løser dette problemet ved å tilføye en ekstra pakning, og danner på denne måten en gjennomgang mellom de to pakningene. Denne gjennomgangen blir ventilert ved hjelp av litt frisk luft, og er i direkte forbindelse med den siste ekshaustutgangen. På denne måten vil små mengder skadelige sammensetninger, som befinner seg i rommet mellom pakningene bli ført opp i forbrenningsrøret sammen med små mengder frisk luft, og forhindres således fra å nå inn i rommet hvor de kan forårsake dårlig lukt. Stoves that rely on the degassing of wood in a primary combustion zone, with the resulting combustion of the volatile gases in a secondary combustion zone, often suffer from problems associated with unpleasant odors resulting from a few noxious gases escaping from the degassing chamber. Another advantage of this invention is a unit oven with a loose part, such as a door, which is used for filling. A double gasket system will be able to offer a tight internal seal similar to that found in more conventional sealing systems, and which prevents the gases from spreading from the primary combustion chamber. However, no matter how good this seal is, small amounts of gas will find their way out. This invention solves this problem by adding an extra gasket, thus forming a passage between the two gaskets. This passage is ventilated with the help of some fresh air, and is in direct connection with the last exhaust outlet. In this way, small amounts of harmful compounds, which are in the space between the gaskets, will be carried up into the combustion tube together with small amounts of fresh air, and are thus prevented from reaching the space where they can cause bad odors.

En annen variasjon ved denne oppfinnelsen er en separat retrofit-enhet som består av en kombinasjon av en katalytisk tenningsenhet og et isolert sekundært forbrenningskammer, med muligheter til å forhåndsoppvarme gassene som kommer inn i forbrenningskammeret, ved å benytte varme som genereres ved forbrenning i det sekundære forbrenningskammeret. Retrofit-systemet kan festes til et varmesystem for fast brensel slik som beskrevet, som består av et ildsted tilknyttet et system for fast brensel i forbindelse med forbrenningsgass fra varmesystemet. Ildstedet har forede, ildfaste vegger som separeres av en varmeutvekslingssperring, som danner gjennomgang nummer en og to. En perforert katalytisk tenningsenhet nederst på sperringen muliggjør kontakt mellom den første og andre mellomgangen. De forede ildfaste veggene danner et sekundært forbrenningskammer for forbrenning av effluenter fra ovnen, som på denne måten gir en renere forbrenningsprosess. Med denne konstruksjonen er det ønskelig at varmeutvekslingssperringen har en siksak-^konfigurering, og at den er laget av rustfritt stål. Det er også ønskelig at de forede, ildfaste veggene har en bølgeformet konfigurering, for å øke oppholdstiden og blandingen inne i det sekundære forbrenningskammeret, og dermed oppnå mere fullstendig forbrenning. Sekundærluft føres inn i retrofit-enheten både foran og bak den katalytiske tenningsenheten for å garantere tilstrekkelig tilførsel av surstoff slik at fullstendig forbrenning oppnås. Varmen fra forbrenning i det sekundære forbrenningskammeret forbi tenningsenheten overføres gjennom varmeutvekslingssperringen for å varme opp blandingen av gass og sekundærluft på den andre siden av sperringen. På denne måten vil sekundærforbrenning vedlikeholdes, som resulterer i effektiv ren drift. Another variation of this invention is a separate retrofit unit consisting of a combination of a catalytic ignition unit and an isolated secondary combustion chamber, with possibilities to preheat the gases entering the combustion chamber, using heat generated by combustion in the secondary the combustion chamber. The retrofit system can be attached to a heating system for solid fuel as described, which consists of a fireplace connected to a system for solid fuel in connection with combustion gas from the heating system. The hearth has lined, refractory walls that are separated by a heat exchange barrier, which forms passages number one and two. A perforated catalytic ignition unit at the bottom of the baffle enables contact between the first and second intermediate passages. The lined refractory walls form a secondary combustion chamber for the combustion of effluents from the furnace, which in this way provides a cleaner combustion process. With this construction, it is desirable that the heat exchange barrier has a zigzag configuration and that it is made of stainless steel. It is also desirable that the lined, refractory walls have a wave-shaped configuration, in order to increase the residence time and the mixture inside the secondary combustion chamber, thus achieving more complete combustion. Secondary air is fed into the retrofit unit both in front of and behind the catalytic ignition unit to guarantee a sufficient supply of oxygen so that complete combustion is achieved. The heat from combustion in the secondary combustion chamber past the ignition unit is transferred through the heat exchange barrier to heat the mixture of gas and secondary air on the other side of the barrier. In this way, secondary combustion will be maintained, resulting in efficient clean operation.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING

Oppfinnelsen som er beskrevet her vil være lettere å forstå ved å henvise til tegningen hvor: Fig. 1 er en delvis fremstilling av et separat varmesystem for fast brensel; Fig. 2 er en fremstilling i tversnitt fra siden langs seksjonlinjer 2-2 av fig. 1; Fig. 3 er et tversnitt ovenfra langs seksjonlinjer 3-3, fig. 1; Fig. 4 er et tversnitt av ovnen, fig. 1; Fig. 5 er et tversnitt av ovnen, fig. 4, tatt ovenfra; Fig. 6 er et tversnitt langs linjer A-A, fig. 5; Fig. 7 er et tversnitt langs seksjonslinjer E-E, fig. 5; Fig. 8 er en perspektiv fremstilling av et retrofit-system som beskrevet, tilkoplet et varmesystem for fast brensel; Fig. 9 er et tversnitt av retrofit-systemet, fig. 8; Fig. 10 er en skjematisk fremstilling av reguleringskomponentene for sekundærluft som viser den bimetalliske spiralen og luftkontrollplaten; Fig. 11 er en fremstilling av den sammensatte luftkontrollsenheten i fig. 10, sett fra siden, montert på veggen til det sekundære forbrenningskammeret; og Fig. 12 er et grafisk fremstilling som viser forbindelsen mellom sekundærforbrenningens sonetemperatur og sekundærluftens kontrollplateposisjon. The invention described here will be easier to understand by referring to the drawing where: Fig. 1 is a partial representation of a separate heating system for solid fuel; Fig. 2 is a representation in cross-section from the side along section lines 2-2 of fig. 1; Fig. 3 is a cross-section from above along section lines 3-3, fig. 1; Fig. 4 is a cross-section of the furnace, fig. 1; Fig. 5 is a cross-section of the oven, fig. 4, taken from above; Fig. 6 is a cross-section along lines A-A, fig. 5; Fig. 7 is a cross-section along section lines E-E, fig. 5; Fig. 8 is a perspective representation of a retrofit system as described, connected to a heating system for solid fuel; Fig. 9 is a cross-section of the retrofit system, fig. 8; Fig. 10 is a schematic representation of the secondary air control components showing the bimetallic coil and air control plate; Fig. 11 is a representation of the composite air control unit in fig. 10, side view, mounted on the wall of the secondary combustion chamber; and Fig. 12 is a graphical representation showing the connection between the secondary combustion zone temperature and the secondary air control plate position.

BESKRIVELSE AV DEN MEST IDELLE KONSTRUKSJONENDESCRIPTION OF THE MOST IDEAL CONSTRUCTION

En separat versjon av søknadens oppfinnelse som kombinerer de tidligere nevnte funksjonene vises i fig. 1 til 7. Med henvisning først til fig. 1 og 2, vil et varmesystem 10 for fast brensel bestå av et primært forbrenningskammer 12 (ikke vist) for oppbevaring av ved til forbrenning. Annet fast brensel, for eksempel trekull, kan også benyttes. Når fast brensel forbrenner i det primære forbrenningskammeret 12, vil forbrenningsgassene strømme gjennom en gjennomgang 14 i den retningen som vises med piler 16. Gjennomgangen 14 dannes ved en bue 18 og et skråplan 20, som begge er fremstilt av et isolerende ildfast stoff. Skråplanet 20 bidrar til å sende gass-strømmen oppover, og forhindrer også oppsamling av aske. Fig. 2 og 4 viser best hvordan gjennomgangen 14 leder til et sekundært forbrenningskammer 22, dannet ved et ildfast ledd foran 24, og et ildfast ledd bak 26. Det ildfaste leddet 24 foran befinner seg ved siden av en bakmur av metall 27 som vender inn mot det primære forbrenningskammeret 12. Bakmuren 27 og den ildfaste buen 18 består av spiler 28 som når inn i det primære forbrenningskammeret 12 for å kunne opprettholde korrekt luftrom bak veden i det primære forbrenningskammeret 12. A separate version of the application's invention which combines the previously mentioned functions is shown in fig. 1 to 7. With reference first to fig. 1 and 2, a heating system 10 for solid fuel will consist of a primary combustion chamber 12 (not shown) for storing wood for combustion. Other solid fuel, such as charcoal, can also be used. When solid fuel burns in the primary combustion chamber 12, the combustion gases will flow through a passage 14 in the direction shown by arrows 16. The passage 14 is formed by an arc 18 and an inclined plane 20, both of which are made of an insulating refractory material. The inclined plane 20 helps to send the gas flow upwards, and also prevents the accumulation of ash. Figs 2 and 4 best show how the passage 14 leads to a secondary combustion chamber 22, formed by a front refractory joint 24, and a rear refractory joint 26. The front refractory joint 24 is adjacent to a metal back wall 27 which faces in towards the primary combustion chamber 12. The rear wall 27 and the refractory arch 18 consist of splines 28 that reach into the primary combustion chamber 12 in order to maintain correct air space behind the wood in the primary combustion chamber 12.

De ildfaste leddene foran 24 og bak 26 bør helst bestå av vakuum-formede, utette ildfaste stoffer. Fig. 2, viser tydelig at ledd 24 og 26 består av fullstendig formede brennplater 32, som når inn i det sekundære forbrenningskammeret 22. Leddene 24 og 26 blir også tilpasset til å kunne støtte en katalytisk tenningsenhet 34. På fig. 1 , 5 og 6 kan man se at den katalytiske tenningsenheten 34 er en rektangulær, gjennomhullet struktur laget av keramikk eller metall, bedekket med et katalytisk stoff, som for eksempel platinum, palladium eller rodium. I den aktuelle konstruksjonen har den katalytiske tenningsenheten 34 dimensjoner på ca. 6,5 cm i dybde, 30 cm i lengde og 2,5 cm i tykkelse. For å forenkle forbrenningen i det sekundære forbrenningskammeret 22, vil sekundær forbrenningsluft fra et forgreningsrør 35 for sekundærluft strømme inn i det sekundære forbrenningskammeret 22, gjennom en rad nedre åpninger 38 og en rad øvre åpninger 40, fig. 7. Forgreningsrøret 36 er godt isolert for å kunne beholde den sekundære forbrenningsluften i forhåndsoppvarmet tilstand, slik som vil bli diskutert nedenfor. The refractory joints in front 24 and behind 26 should ideally consist of vacuum-formed, leaky refractory materials. Fig. 2 clearly shows that links 24 and 26 consist of fully formed burner plates 32, which reach into the secondary combustion chamber 22. Links 24 and 26 are also adapted to be able to support a catalytic ignition unit 34. In fig. 1, 5 and 6, it can be seen that the catalytic ignition unit 34 is a rectangular, perforated structure made of ceramic or metal, coated with a catalytic substance, such as platinum, palladium or rhodium. In the construction in question, the catalytic ignition unit has 34 dimensions of approx. 6.5 cm in depth, 30 cm in length and 2.5 cm in thickness. To facilitate combustion in the secondary combustion chamber 22, secondary combustion air from a branch pipe 35 for secondary air will flow into the secondary combustion chamber 22, through a row of lower openings 38 and a row of upper openings 40, fig. 7. The manifold 36 is well insulated to retain the secondary combustion air in a preheated state, as will be discussed below.

Innførselen av både primær og sekundær forbrenningsluft vil nå bli beskrevet. Med henvisning først til fig. 4, vil primærluft strømme inn i systemet 10 gjennom et primært luftinntak 31, inn i et primært forgreningsrør 33, hvor primær forbrenningsluft passerer inn i det primære forbrenningskammeret 12. Sekundær forbrenningsluft går inn i systemet 10 gjennom et sekundært inntak 35, og går inn i et sekundært forgreningsrør 37. Med henvisning til fig. 1, 5 og 7, vil sekundærluft, som går inn i det sekundære inntaket 35, fortsette utover i forgreningsrøret 37, og oppover gjennom sekundære varmeutvekslingsgjennomganger 48. Derfra vil sekundærluften fortsette nedover, og så gjennom hullene 38 og 40 inn i det sekundære forbrenningskammeret 22.Nedenfor følger en beskrivelse av hvordan varmeutvekslingsgjennomgangene 48 blir skylt på de ytre overflatene av systemets 10 siste forbrenningsgasser. På denne måten blir den sekundære forbrenningsluften forhåndsoppvarmet før den fortsetter inn i det sekundære forbrenningskammeret 22. Med henvisning til fig. 1, 2 og 6, blir den øvre delen av det sekundære forbrenningskammeret 22 avstengt av et ildfast ledd øverst 42 som tvinger gassene fra det sekundære forbrenningskammeret mot varmesystemets 10 sider, og nedover langs de ytre overflatene på det sekundære forbrenningskammeret. Strømmen langs disse overflatene hjelper til å vedlikeholde en høy temperatur i det sekundære forbrenningskammeret. Som vist i fig. 1, 5 og 6, blir gassene fra det sekundære forbrenningskammeret 22 tvunget til å følge en innviklet vei (vist ved pil 44) av sperringer 46 laget av metall. Fig. 1 og 5, viser tydelig de siste The introduction of both primary and secondary combustion air will now be described. With reference first to fig. 4, primary air will flow into the system 10 through a primary air intake 31, into a primary manifold 33, where primary combustion air passes into the primary combustion chamber 12. Secondary combustion air enters the system 10 through a secondary intake 35, and enters a secondary manifold 37. With reference to fig. 1, 5 and 7, secondary air entering the secondary intake 35 will continue outward into the manifold 37, and upward through secondary heat exchange passages 48. From there, the secondary air will continue downward, and then through holes 38 and 40 into the secondary combustion chamber 22 .Below follows a description of how the heat exchange passages 48 are flushed on the outer surfaces of the system's 10 last combustion gases. In this way, the secondary combustion air is preheated before it continues into the secondary combustion chamber 22. Referring to fig. 1, 2 and 6, the upper part of the secondary combustion chamber 22 is closed off by a refractory joint at the top 42 which forces the gases from the secondary combustion chamber towards the sides of the heating system 10, and downwards along the outer surfaces of the secondary combustion chamber. The flow along these surfaces helps to maintain a high temperature in the secondary combustion chamber. As shown in fig. 1, 5 and 6, the gases from the secondary combustion chamber 22 are forced to follow a convoluted path (shown by arrow 44) by barriers 46 made of metal. Fig. 1 and 5 clearly show the latter

forbrenningsgassene fra det sekundære forbrenningskammeret the combustion gases from the secondary combustion chamber

22 som strømmer langs pilen 44, og skyller forbi 22 which flows along the arrow 44, and washes past

varmeutveksleren for sekundærluft48 .Som vist i fig. 7, etter å ha passert gjennom varmutvekslingsgjennomgangene 48, vil den forhåndsoppvarmede sekundære forbrenningsluften passere gjennom hullene 38 og 40 inn i det sekundære forbrenningskammeret 22. Således vil luft utenfra bli trukket inn i det sekundære forgreningsrøret 37 gjennom inntak 35, og passere gjennom varmeutveksleren 48, hvor luften blir forhåndsoppvarmet ved hjelp av forbrenningsgassene når de strømmer langs pilen 44, og går så inn i forgreningsrøret 36 for avlevering i det sekundære forbrenningskammeret. the heat exchanger for secondary air48. As shown in fig. 7, after passing through the heat exchange passages 48, the preheated secondary combustion air will pass through the holes 38 and 40 into the secondary combustion chamber 22. Thus, air from the outside will be drawn into the secondary manifold 37 through the intake 35, and pass through the heat exchanger 48, where the air is preheated by the combustion gases as they flow along the arrow 44, and then enters the manifold 36 for delivery into the secondary combustion chamber.

Med henvisning til fig. 1, 3 og 5, vises et konvektivt luftrom 50 som separerer varmeutvekslingen og forbrenningsgjennomgangene fra hovedovnen 52. Således vil de siste forbrenningsgassene som passerer langs pilen 44 ikke bare overføre varme til sekundærluften inne i varmeutveksleren 48, men også bidra til at varme overføres til luft i det konvektive luftrommet 50 for avlevering i det rommet som skal oppvarmes. Ved å adskille varmeutvekslingsseksjonen fra det primære forbrenningskammeret, unngår man at det primære forbrenningskammeret blir for varmt, som igjen ville bidra til ubegrenset avgass av forbrenningsgassene. With reference to fig. 1, 3 and 5, a convective air space 50 is shown separating the heat exchange and combustion passages from the main furnace 52. Thus, the last combustion gases passing along the arrow 44 will not only transfer heat to the secondary air inside the heat exchanger 48, but also contribute to the transfer of heat to air in the convective air space 50 for delivery in the room to be heated. By separating the heat exchange section from the primary combustion chamber, it is avoided that the primary combustion chamber becomes too hot, which in turn would contribute to unlimited exhaust of the combustion gases.

Et annet viktig punkt ved den aktuelle oppfinnelsen vil nå bli diskutert med henvisning til fig. 4. Den øverste delen av det primære forbrenningskammeret 23 er avstengt ved hjelp av et lokk eller en rist 60. Lokket 60 forsegler det primære forbrenningskammeret 12 ved hjelp av indre og ytre pakninger 62 og 64. En gjennomgang 66 dannes mellom pakningene 62 og 64. Gjennomgang 66 er i direkte forbindelse med den siste forbrenningsutgangen 68 ved hjelp av en ledning 70. En liten åpning 72 dannes for å tillate frisk luft å komme inn i gjennomgang 66. På grunn av de flytende gassene i forbrenningsutgangen 68, vil eventuelle skadelige gasser og en liten mengde frisk luft bli trukket gjennom ledningen 70, og på den måten unngå at skadelige gasser siger inn gjennom den ytre pakningen 64 inn i et rom. Another important point of the invention in question will now be discussed with reference to fig. 4. The upper part of the primary combustion chamber 23 is closed off by means of a lid or grate 60. The lid 60 seals the primary combustion chamber 12 by means of inner and outer seals 62 and 64. A passage 66 is formed between the seals 62 and 64. Passage 66 is in direct communication with the last combustion exit 68 by means of a line 70. A small opening 72 is formed to allow fresh air to enter passage 66. Due to the liquid gases in the combustion exit 68, any harmful gases and a small amount of fresh air will be drawn through the line 70, thus preventing noxious gases from seeping through the outer seal 64 into a room.

Driften av varmesystemet 10 vil nå diskuteres med henvisning til fig. 1-7. Når ved eller annet fast brensel forbrennes i det primære forbrenningskammeret 12, blir forbrenningsgasser tvunget til å strømme gjennom gjennomgangen 14 inn i det sekundære forbrenningskammeret 22. Vennligst legg merke til at gjennomgang 14 befinner seg på nedsiden av det primære forbrenningskammeret 12; og spesielt at dette er området hvor kullunderlaget blir dannet. Således vil forbrenningsgassene i det primære forbrenningskammeret 12, som ble dannet under vedens avgassing, passere gjennom brenselets kullunderlag like før de fortsetter inn i det sekundære forbrenningskammeret 22. Som diskutert tidligere, vil den siste forhåndsbehandlingen av forbrenningen både øke forbrenningstemperaturen, og fjerne ekstra surstoff fra de primære forbrenningsgassene. Brennplatene 32 danner turbulens som påvirker blandingen av forbrenningsgassene méd sekundær forbrenningsluft som går inn i det sekundære forbrenningskammeret 22 gjennom åpningene 38 og 40 i det ildfaste leddet 26. Blandingen av forbrenningsgass og sekundærluft fortsetter gjennom den perforerte katalytiske tenningsenheten 34. Den katalytiske tenningsenheten 34 har evnen til å senke temperaturen, hvor kombinasjonen av forbrenningsgass og sekundærluft vil påtennes til ca. 316°C. Derfor, når kombinasjonen av gass og sekundærluft passerer gjennom den katalytiske tenningsenheten 34, vil forbrenningen settes igang og fortsette i det ildfaste, forede sekundære forbrenningskammeret 22. Forbrenningsvarmen kombinert med de ildfaste leddenes isoleringsevner bidrar til å holde temperaturen høy i det sekundære forbrenningskammeret 22. Ikke bare vil brennplatene 32 påvirke blandingen ved å skape turbulens, men de befinner seg slik at de kan stråle varme tilbake inn i den katalytiske tenningsenheten 34 for å forbedre yteevnen. Som diskutert ovenfor, vil forbrenningsgassene følge en innviklet, varmeoverførende vei både når det gjelder varmeoverføring inn i et rom, ved hjelp av det konvektive luftrommet 50, men også når det gjelder forhåndsoppvarming av sekundær forbrenningsluft. The operation of the heating system 10 will now be discussed with reference to fig. 1-7. When wood or other solid fuel is burned in the primary combustion chamber 12, combustion gases are forced to flow through the passage 14 into the secondary combustion chamber 22. Please note that the passage 14 is located on the underside of the primary combustion chamber 12; and in particular that this is the area where the lump base is formed. Thus, the combustion gases in the primary combustion chamber 12, which were formed during the degassing of the wood, will pass through the fuel lump substrate just before continuing into the secondary combustion chamber 22. As discussed earlier, the final pretreatment of the combustion will both increase the combustion temperature, and remove extra oxygen from the primary combustion gases. The combustion plates 32 form turbulence which affects the mixture of the combustion gases with secondary combustion air which enters the secondary combustion chamber 22 through the openings 38 and 40 in the refractory joint 26. The mixture of combustion gas and secondary air continues through the perforated catalytic ignition unit 34. The catalytic ignition unit 34 has the ability to lower the temperature, where the combination of combustion gas and secondary air will be ignited to approx. 316°C. Therefore, when the combination of gas and secondary air passes through the catalytic ignition unit 34, combustion will be initiated and continue in the refractory lined secondary combustion chamber 22. The heat of combustion combined with the insulating capabilities of the refractory joints help to keep the temperature high in the secondary combustion chamber 22. Do not only the burner plates 32 will affect the mixture by creating turbulence, but they are located so that they can radiate heat back into the catalytic ignition unit 34 to improve performance. As discussed above, the combustion gases will follow a complex heat transfer path both in terms of heat transfer into a space, by means of the convective airspace 50, but also in terms of preheating secondary combustion air.

Den aktuelle oppfinnelsens funksjoner - med andre ord, kombinasjonen av en katalytisk tenningsenhet og et isolert, sekundært forbrenningskammer, sammen med en regenerativ forhåndsoppvarming - kan også finnes i en separat retrofit-enhet, som kan tilpasses varmeovner som allerede er i bruk. Med henvisning til fig. 8, finner man et ytre retrofit-system 110 tilkoplet et varmesystem for fast brensel 112, som for eksempel Vigilant<*>Wood Stove, fabrikert av Vermont Castings, Inc. Det ytre retrofit-systemet 110 består aven tilleggsdel 114, som kan festes direkte på ovnen 112, i stedenfor ovnens opprinnelige ovnsrør (ikke vist). Et ovnsrør 116 blir så skrudd fast på det ytre retrofit-systemet 110. Høyden på ovnsrøret 116 forblir den samme som på vedovnen 112, og vannrette og loddrette stillingsmuligheter for ovnsrøret finnes fremdeles. Vanligvis blir de eneste nødvendige forandringene som må til før retrofit-enheten 110 installeres er å flytte ovnen 112 fremover ca. 15 cm. Retrofit-enheten 110 er omtrent 36 cm bred, 16,5 cm dyp og 46 cm høy. Det er best hvis enhetens ytre komponenter 110 blir laget av støpejern, eller støpejern i forbindelse med blikk eller aluminium. Retrofit-enheten 110 vil nå bli beskrevet i detaljer med henvisning til fig. 9. Retrofit-enheten 110 er tilkoplet ovnen 112, slik at forbrenningsgass fra ovnen 112 kan fortsette inn i det ytre retrofit-systemet 116, slik som vises med en pil 120. Retrofit-systemet 110 er oppdelt fra forsiden til baksiden av en varmeutveksler av rustfritt stål 122, som danner den første gjennomgangen 124 og den andre gjennomgangen 126. Som vist består varmeutveksleren av en siksak - eller bølgeformet-fasong som øker overflateområdet for å oppnå bedre varmeutveksling. Veggene på retrofit-systemet 110 er bedekket med et ildfast materiale 128, som også har en bølgeformet fasong, som øker det effektive forbrenningskammerets lengde, og derved øker gassenes oppholdstid. Det ildfaste materialet 128 bør helst være et vakuum-formet, isolerende ildfast materiale. Den bølgeformede fasongen på det ildfaste materialet 128 vil også forbedre blandingen, og derved å oppnå mere effektiv drift. Åpningene 129 eksisterer slik at sekundærluft kan tvinge seg inn i retrofit-enheten 110, både foran og bak en katalytisk tenningsenhet 130. Den katalytiske tenningsenheten 130 er laget av et perforert keramikk-substrat, bedekket med en katalyst, som for eksempel platinum. Andre katalyster og substrater kan også brukes. Den katalytiske tenningsenheten 130 er ca. 2,5 cm tykk. Den relativt tynne katalytiske tenningskontakten 130 forminsker trykktapet over hele tenningsenheten 130. The functions of the present invention - in other words, the combination of a catalytic ignition unit and an isolated, secondary combustion chamber, together with a regenerative preheater - can also be found in a separate retrofit unit, which can be adapted to heaters already in use. With reference to fig. 8, an external retrofit system 110 is found connected to a solid fuel heating system 112, such as the Vigilant<*>Wood Stove, manufactured by Vermont Castings, Inc. The external retrofit system 110 consists of an additional part 114, which can be attached directly on the oven 112, instead of the oven's original oven pipe (not shown). A stove pipe 116 is then screwed onto the outer retrofit system 110. The height of the stove pipe 116 remains the same as on the wood stove 112, and horizontal and vertical positioning options for the stove pipe still exist. Generally, the only necessary changes that need to be made before the retrofit unit 110 is installed is to move the furnace 112 forward approx. 15 cm. The Retrofit Unit 110 is approximately 36 cm wide, 16.5 cm deep and 46 cm high. It is best if the unit's external components 110 are made of cast iron, or cast iron in conjunction with tin or aluminium. The retrofit unit 110 will now be described in detail with reference to fig. 9. The retrofit unit 110 is connected to the furnace 112 so that combustion gas from the furnace 112 can continue into the outer retrofit system 116, as shown by an arrow 120. The retrofit system 110 is divided from front to back by a heat exchanger of stainless steel 122, which forms the first passage 124 and the second passage 126. As shown, the heat exchanger consists of a zigzag or wavy shape which increases the surface area to achieve better heat exchange. The walls of the retrofit system 110 are covered with a refractory material 128, which also has a wave-shaped shape, which increases the effective length of the combustion chamber, thereby increasing the residence time of the gases. The refractory material 128 should preferably be a vacuum-formed, insulating refractory material. The wavy shape of the refractory material 128 will also improve the mixture, thereby achieving more efficient operation. The openings 129 exist so that secondary air can force its way into the retrofit unit 110, both in front of and behind a catalytic ignition unit 130. The catalytic ignition unit 130 is made of a perforated ceramic substrate, coated with a catalyst, such as platinum. Other catalysts and substrates can also be used. The catalytic ignition unit 130 is approx. 2.5 cm thick. The relatively thin catalytic ignition contact 130 reduces the pressure loss over the entire ignition unit 130.

Driften av retrofit-systemet 110 vil nå diskuteres. Forbrenningproduktene fra ovnen 112 føres inn i retrofit-systemet 110 langs pilen 120, og flyter nedover gjennom den første gjennomgangen 124, og deretter gjennom den perforerte katalytiske tenningsenheten 130 inn i gjennomgang 126. Når gassene strømmer gjennom den katalytiske tenningsenheten 130, vil de påtennes og fortsette å brenne i det sekundære forbrenningsområdet, som vises ved en konsoll 132. Sekundær forbrenningsluft går inn i enheten 110 gjennom åpningene 129 for at tilstrekkelig surstofftilførsel for fullstendig forbrenning oppnås. En stor del av den katalytiske tenningsenhetens forbrenning foregår utenfor dens eget område. De sekundære forbrenningsresultåtene beveger seg oppover gjennom gjennomgang 126 og kommer ut gjennom et ovnsrør 134. Når gassene beveger seg oppover i gjennomgang 126, passerer de gjennom varmeutveksleren 122, og overfører varme inn i gjennomgangen 124, da gassene i gjennomgangen 125 er meget varmere enn de i den første gjennomgangen 124, som enda ikke har gjennomgått sekundærforbrenning. The operation of the retrofit system 110 will now be discussed. The combustion products from the furnace 112 are fed into the retrofit system 110 along the arrow 120, and flow downward through the first passage 124, and then through the perforated catalytic ignition unit 130 into passage 126. As the gases flow through the catalytic ignition unit 130, they will be ignited and continue to burn in the secondary combustion area, which is shown by a console 132. Secondary combustion air enters the unit 110 through the openings 129 in order to obtain a sufficient supply of oxygen for complete combustion. A large part of the catalytic ignition unit's combustion takes place outside its own area. The secondary combustion products move upward through passage 126 and exit through a furnace tube 134. As the gases move upward through passage 126, they pass through heat exchanger 122, transferring heat into passage 124, as the gases in passage 125 are much hotter than the in the first pass 124, which has not yet undergone secondary combustion.

Systemets 110 indre varmeutvekslingsevne er en meget viktig del av denne oppfinnelsen. I perioder hvor systemet 112 bare yter begrenset varme, vil forbrenningsgasser som kommer ut av systemet 112 ofte ha en temperatur fra 177 til 260°C, som kan være for lav for katalytisk tenning ved hjelp av tenningsenheten 130. Som et resultat av varmeoverføring gjennom varmeutvekslingsluken 122, blir gassene forhåndsoppvarmet til en temperatur fra 260 til 343°C eller høyere, som er tilstrekkelig for å opprettholde katalytisk tenning og etterfølgende sekundær forbrenning i retrofit-systemet. Videre vil ren forbrenning resultere i bedre varmeytelse, til og med når temperaturen på de gassene som strømmer inn i den katalytiske tenningsenheten allerede er tilstrekkelig høye for katalytisk tenning. Ved å alltid overføre fri varme til gass-strømmen som innføres i den katalytiske tenningsenheten, eller i det isolerte, sekundære forbrenningskammeret fra den relativt varmere siste ekshausten, blir maksimum temperaturer opprettholdt i det sekundære forbrenningsområdet 132 for nesten fullstendig forbrenning av gassene.. Et resultat av å bruke retrofit-systemet 110 er høyere pipetemperaturer ved lav varmeytelse enn man vanligvis ville oppnå med en typisk ikke-katalytisk ovn som forbrenner med et brenselsforbruk på omtrent 1/2 kilo per time. Retrofit-systemets høyere pipetemperaturer ved lav varmeytelse kan forhindre kreosot-dannelse innenfor ovnsrøret eller pipen, i tillegg til forbedring av problemer med trekk i de installasjoner som har begrenset trekk, eller i løpet av varmt vær. The internal heat exchange capability of the system 110 is a very important part of this invention. During periods when the system 112 provides only limited heat, combustion gases exiting the system 112 will often have a temperature of 177 to 260°C, which may be too low for catalytic ignition using the ignition unit 130. As a result of heat transfer through the heat exchange hatch 122, the gases are preheated to a temperature of 260 to 343°C or higher, which is sufficient to maintain catalytic ignition and subsequent secondary combustion in the retrofit system. Furthermore, clean combustion will result in better heating performance, even when the temperature of the gases flowing into the catalytic ignition unit are already sufficiently high for catalytic ignition. By always transferring free heat to the gas stream introduced into the catalytic ignition unit, or into the isolated, secondary combustion chamber from the relatively hotter final exhaust, maximum temperatures are maintained in the secondary combustion area 132 for almost complete combustion of the gases.. A result. of using the retrofit system 110 is higher flue temperatures at low heat output than would normally be achieved with a typical non-catalytic furnace burning at a fuel consumption of approximately 1/2 kilo per hour. The retrofit system's higher pipe temperatures at low heat output can prevent creosote formation within the furnace pipe or pipe, as well as improving draft problems in those installations that have limited draft, or during hot weather.

Med henvisning til fig. 9, vil et spjeld 136, som er en del av retrofit-systemet 110, sende gassene ned gjennom gjennomgangen 124, til de befinner seg i den posisjonen som illustreres i fig. 9, og så direkte gjennom ovnsrøret 134, når dette innstilles til den posisjon som vises på tegningen. Den senkede posisjon brukes når veden legges inn i varmeovnen 112, eller i løpet av igangsettingen. With reference to fig. 9, a damper 136, which is part of the retrofit system 110, will send the gases down through the passage 124, until they are in the position illustrated in fig. 9, and then directly through the furnace tube 134, when this is set to the position shown in the drawing. The lowered position is used when the wood is placed in the heater 112, or during start-up.

Det tidligere nevnte retrofit-systemet 110 er konstruert for drift av varme fra 20,000 til 50,000 BTU (14,000 til 35,000 gram-kalori per sekund) per time, eller ca. 2 til 5 kilo ved per time. I dette området vil man kunne se en tydelig reduksjon i røk og kreosot fra røret. Kombinasjonen av det ildfaste, forete sekundære forbrenningskammeret og den katalytiske tenningsenheten i tillegg til regenerativ forhåndsoppvarming, resulterer i fortsatt sekundær forbrenning selv om helt ideelle betingelser ikke alltid kan oprettholdes. Sekundærforbrenning vil fortsette uten operatør-assistanse selv om varmeytelsen minsker. Denne funksjonen er viktig da ovnen ofte brukes i lange tidsperioder uten tilsyn. Det isolerte ildfaste forede sekundærkammeret danner gasser med oppholdstider med de forhøyede temperaturene som skal til for å oppnå mere fullstendig forbrenning. The previously mentioned retrofit system 110 is designed to operate heat from 20,000 to 50,000 BTU (14,000 to 35,000 gram-calories per second) per hour, or approx. 2 to 5 kilos of firewood per hour. In this area, you will be able to see a clear reduction in smoke and creosote from the pipe. The combination of the refractory lined secondary combustion chamber and the catalytic ignition unit in addition to regenerative pre-heating results in continued secondary combustion even if completely ideal conditions cannot always be maintained. Secondary combustion will continue without operator assistance even if the heat output decreases. This function is important as the oven is often used for long periods without supervision. The insulated refractory lined secondary chamber forms gases with residence times at the elevated temperatures required to achieve more complete combustion.

Både enhetsovnen og retrofit-konstruksjonens ytelsesevne blir enda bedre ved å tilføye en enhet for regulering av sekundærluft. Both the unit furnace and the retrofit construction's performance is further improved by adding a secondary air control unit.

Som vist i fig. 10 og 11, består en form av denne enheten av en varmeledende stang 200 med høy temperatur, en bi-metallisk termostat-spiral 202, et jcoplingsledd 204 og en spesiallaget luftkontrollsplate 206 som er montert på skå ved 206a ovenfor det sekundære luftinntakshullet 208. As shown in fig. 10 and 11, one form of this assembly consists of a high temperature heat conducting rod 200, a bi-metallic thermostatic coil 202, a jcoupling link 204 and a custom-made air control plate 206 which is mounted on the skid at 206a above the secondary air intake hole 208.

Denne enheten føler temperaturen inne i den sekundære forbrenningssonen 210 (fig. 11), og regulerer (eller måler) den sekundære luftstrømmen på denne måten for å oppnå maksimalytelse fra temperaturen i den sekundære forbrenningssonen. This unit senses the temperature inside the secondary combustion zone 210 (Fig. 11), and regulates (or meters) the secondary air flow in this way to obtain maximum performance from the temperature in the secondary combustion zone.

Dette oppnås ved bruk av den varmeledende stangen 200 som innsettes gjennom veggen i det sekundære forbrenningskammeret 212 innenfor det området som ønskes, innenfor den sekundære forbrenningssonen 210. Stangen 200 overfører varme til den bi-metalliske termostat-spiralen 202 på en måte i forhold til den sekundære forbrenningssonens temperatur. Den bi-metalliske spiralen 202 reagerer på stangens temperatur og forårsaker bevegelse av koplingsleddet 204 og luftkontrollplaten 206. Vinkelposisjonen på luftkontrollplaten ovenfor den sekundære luftinntaksåpningen regulerer luftstrømmen. This is accomplished by the use of the heat conducting rod 200 which is inserted through the wall of the secondary combustion chamber 212 within the area desired, within the secondary combustion zone 210. The rod 200 transfers heat to the bi-metallic thermostatic coil 202 in a manner relative to the secondary combustion zone temperature. The bi-metallic coil 202 responds to the temperature of the rod and causes movement of the coupling link 204 and the air control plate 206. The angular position of the air control plate above the secondary air intake port regulates the air flow.

Fasongen på luftkontrollsplaten 206, fasongen på det sekundære luftinntakshullet 208, lengden på koplingsleddet 204, funksjonene ved den bi-metalliske spiralen 202, og lengden og beliggenheten av stangen 200 kan varieres for å oppnå de kontrollfunksjoner som ønskes. The shape of the air control plate 206, the shape of the secondary air intake hole 208, the length of the connecting link 204, the functions of the bi-metallic coil 202, and the length and location of the rod 200 can be varied to achieve the control functions desired.

Med den ideelle konstruksjonen vil det sekundære lufthullet forbli så å si stengt til temperaturen innenfor den sekundære forbrenningssonen stiger til 649°C. Luften innføres når stangen føler økning i sekundærsonens temperatur, og luftkontrollshullet er så å si fullstendig åpent når sekundærsonen når 927°C. Luftmengden som innføres når kontrollen føler at luft trenges, er i forhold til temperaturens sekundære forbrenningssone i området fra 649° til 927°C. Forholdet kan være enkelt og lineært, eller det kan være et mere komplisert eller kvadratisk forhold. Fig. 12 viser det optimale området for sekundærluft, i motsetning til temperaturen i den sekundære forbrenningssonen. With the ideal design, the secondary air hole will remain virtually closed until the temperature within the secondary combustion zone rises to 649°C. The air is introduced when the rod senses an increase in the secondary zone temperature, and the air control hole is virtually fully open when the secondary zone reaches 927°C. The amount of air introduced when the control senses that air is needed is relative to the temperature of the secondary combustion zone in the range from 649° to 927°C. The relationship can be simple and linear, or it can be a more complicated or quadratic relationship. Fig. 12 shows the optimum range for secondary air, as opposed to the temperature in the secondary combustion zone.

Med lavere temperaturer enn 649°C vil innføringen av ekstra luft til den sekundære forbrenningssonen ofte være risikabelt. Luften kan resultere i en "slukkende" virkning på grunn av to årsaker. Først og fremst fordi temperaturen innenfor sekundærsonen kan bli senket, og så fordi man kan risikere at gassblandingen blir fortynnet. Begge disse virkningene reduserer muligheten av fortenning av gassene i sekundærsonen. At temperatures lower than 649°C, the introduction of additional air into the secondary combustion zone will often be risky. The air can result in a "quenching" effect due to two reasons. First and foremost because the temperature within the secondary zone can be lowered, and then because there is a risk that the gas mixture will be diluted. Both of these effects reduce the possibility of ignition of the gases in the secondary zone.

Hastigheten som må til for i tilføre sekundærluft i området 649°C til 927°C, avhenger tildels av det sekundære forbrenningssystemets konstruksjon. En enkel lineær forbindelse mellom luftstrøm og sekundærtemperatur kan være tilstrekkelig for en type konstruksjoner, mens en mere komplisert forbindelse vil eventuelt gi bedre resultat for et annet system. Forskjellige variasjoner av den illustrerte konstruksjonen kan tilby én rekke forskjellige luftkontrollsforbindelser. The speed required to supply secondary air in the range of 649°C to 927°C depends partly on the construction of the secondary combustion system. A simple linear connection between air flow and secondary temperature may be sufficient for one type of construction, while a more complicated connection will possibly give better results for another system. Various variations of the illustrated construction may provide a variety of different air control connections.

Det virker derfor som om hensiktene ved denne oppfinnelsen ,er oppnådd, i og med at det har vist seg mulig å kunne fremstille et varmesystem for fast brensel, som kan oppnå høy varmeytelse og begrenset mengde emisjoner. Varmesystemet som vises her oppnår disse resultatene ved hjelp av et isolert sekundært forbrenningskammer, hvor forbrenningen bli vedlikeholdt etter påtenning av en katalytisk tenningsenhet. Et viktig poeng er at den brennbare blandingen som går inn i den katalytiske tenningsenheten blir forhåndsoppvarmet på en regenerativ måte, ved hjelp av varme fra de siste brenningsgassene. Som beskrevet tidligere vil dette arrangementet kunne gi vedvarende sekundærforbrenning, som resulterer i at mere varme vil bli trukket ut fra den faste brenselskildén; og dette resulterer også i renere avfallsprodukter uten at primærforbrenningen blir påvirket på en negativ måte. I denne forbindelse nevnes spesielt det tynne katalytiske elementet som bruker den katalytiske egenskapen på beste måte; dvs. som en tenningsenhet; og ikke som et forbrenningskammer. Denne egenskapen gjør det mulig for det katalytiske elementet å klare seg med begrenset aktivitet, som derved vil minske de ikke-ønskede strømmingsegenskapene. Enhetsovnen vedlikeholder kontroll av primærforbrenning ved å isolere de siste forbrenningsutvekslerne og ved å fullstendig fjerne alt surstoffet fra primærforbrenningen, slik at primær og sekundær forbrenning kan kontrolleres hver for seg. It therefore seems as if the objectives of this invention have been achieved, in that it has been shown to be possible to produce a heating system for solid fuel, which can achieve a high heat output and a limited amount of emissions. The heating system shown here achieves these results by means of an isolated secondary combustion chamber, where combustion is maintained after ignition by a catalytic ignition unit. An important point is that the combustible mixture entering the catalytic ignition unit is preheated in a regenerative way, using heat from the last combustion gases. As described earlier, this arrangement will be able to provide sustained secondary combustion, which results in more heat being extracted from the solid fuel source; and this also results in cleaner waste products without the primary combustion being affected in a negative way. In this connection, special mention is made of the thin catalytic element which uses the catalytic property in the best way; i.e. as an ignition device; and not as a combustion chamber. This property enables the catalytic element to cope with limited activity, which will thereby reduce the undesirable flow characteristics. The unit furnace maintains control of primary combustion by isolating the final combustion exchangers and by completely removing all oxygen from the primary combustion so that primary and secondary combustion can be controlled separately.

Man er klar over at forandringer og variasjoner av den tidligere nevnte konstruksjonen vil forekomme hos de personer som har anlegg for denne type konstruksjoner, uten å avvike fra oppfinnelsens opprinnelige idé eller prinsipper. For eksempel kan retrofit-systemets funksjoner brukes til enhetsovnen og omvendt. Videre vet man at selv om et katalytisk element er å foretrekke som tenningsmiddel, kan andre enheter godt brukes ved inngangen til det sekundære forbrenningsområdet for å kunne oppnå så å si samme virkning som når man senker de innkommende primære forbrenningsgassenes nødvendige temperatur, som kreves for til slutt å kunne oppnå tenning og forbrenning i det sekundære forbrenningskammeret. Det er meningen at alle disse endringer og variasjoner skal inkluderes i beskrivelsen i den vedlagte søknad. It is understood that changes and variations of the previously mentioned construction will occur among the persons who have facilities for this type of construction, without deviating from the original idea or principles of the invention. For example, the functions of the retrofit system can be used for the unit furnace and vice versa. Furthermore, it is known that even if a catalytic element is preferable as an ignition agent, other devices may well be used at the entrance to the secondary combustion area in order to achieve, so to speak, the same effect as when lowering the necessary temperature of the incoming primary combustion gases, which is required for stop being able to achieve ignition and combustion in the secondary combustion chamber. It is intended that all these changes and variations should be included in the description in the attached application.

Claims

1. Solid fuel stove with improved secondary combustion consisting of: a primary combustion chamber for fuel stored in the chamber with an outlet for primary combustion, charged with unburnt. gaseous substances; an isolated secondary combustion chamber with an outlet followed by a combustion area where secondary combustion dominates and finally a combustion area of spent gases, characterized by possibilities for heat exchange in connection with said secondary combustion chamber, which is separated from said primary combustion chamber by an air space that transfers the heat from the consumed gases into the air, after which heat transfer to the air is achieved without disturbing the primary combustion.

2. Heater according to claim 1, characterized in that said oven consists of heat exchangers which are located on the side, and which are separated from the primary and secondary combustion chambers with convective air spaces for improved heat transfer to the room to be heated.

3. Heater according to claim 2, characterized in that said heat exchangers consist of intricate paths to improve the surface area's heat exchange.

4. Heater according to claim 1, 2 or 3, characterized in that combustion gases pass through heat exchangers on the side separated from said primary and secondary combustion chambers by means of convective air spaces, which facilitate heat transfer into the room to be heated.

5. Heater according to claim 4, characterized in that said heat exchangers consist of intricate passages which simplify the surface area of the heat exchange.