DE102009042104B4

DE102009042104B4 - Holzgaskessel

Info

Publication number: DE102009042104B4
Application number: DE200910042104
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-21
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2011-12-29
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: DE102009042104A1

Abstract

Holzgaskessel (2), – bei dem innerhalb einer Kesselwand (10) und oberhalb eines Kesselbodens (68) eine Einrichtung zur Luftzufuhr (30), eine Glocke (42) und darunter ein Rost (50) angeordnet sind, – bei dem das auf dem Rost (50) aus Holzschnitzeln (h) in einem Glutbett (12) erzeugte Holzgas (g) absaugbar und nach außen abführbar ist, und – bei dem die aus dem Glutbett (12) anfallende Asche (a) nach Durchtritt durch den Rost (50) vom Kesselboden (68) aus ebenfalls nach außen abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, a) dass im Bereich des Glutbetts (12) ein um eine zentrale Vertikalachse (4) drehbarer Stern (44) angeordnet ist, der eine Anzahl von Flügeln (46) besitzt, – die sich sternförmig in Richtung auf die Kesselwand (10) erstrecken, – die als Absaugkanäle zur Weiterleitung von Holzgas (g) ausgebildet sind, – die in ihren Wänden jeweils eine Anzahl von Löchern (47) zum Eintritt...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Holzgaskessel,

– bei dem innerhalb einer Kesselwand und oberhalb eines Kesselbodens eine Einrichtung zur Luftzufuhr, eine Glocke und darunter ein Rost angeordnet sind,
– bei dem das auf dem Rost aus Holzschnitzeln in einem Glutbett erzeugte Holzgas absaugbar und nach außen abführbar ist, und
– bei dem die aus dem Glutbett anfallende Asche nach Durchtritt durch den Rost vom Kesselboden aus ebenfalls nach außen abführbar ist.

In diesen Unterlagen wird die umgangssprachlich gebräuchliche Kurzform „Holzgaskessel” für die korrektere technische Bezeichnung „Holzvergaserkessel” verwendet.
Heutzutage werden Holzvergaser eingesetzt, entweder um überschüssiges Holz einer nützlichen Verwendung als Holzgas zuzuführen oder aber um das erzeugte Holzgas zum Antrieb von Maschinen zu nutzen. In jedem Fall soll das dabei erzeugte Holzgas möglichst rein sein. Die im Holzgas enthaltene Menge an Verunreinigungen, insbesondere Teer, sollte möglichst gering sein, um die Umwelt nicht zu belasten. Überdies soll eine Entsorgung solcher Verunreinigungen nicht erforderlich sein.
Wichtig ist also bei einem Holzgaskessel vor allem, dass während der Erzeugung des Holzgases möglichst wenig, nach Möglichkeit kein Teer erzeugt wird. Denn durch Teer verklebt die nachgeschaltete Reinigungsanlage ebenso wie die daran angeschlossene Maschine. Aber auch für den Holzgaskessel selbst besteht durch die Gefahr des Verklebens eine gewisse Wahrscheinlichkeit der Funktionsbeeinträchtigung. Die Gefahr der Erzeugung von Teer besteht insbesondere bei einer eckigen Bauweise der Glutzone. Die Luftzufuhr ist dort nicht gleichmäßig, so dass in den Ecken kalte Zonen entstehen, in denen sich Teer bilden oder absetzen kann. Außerdem ist es wünschenswert, dass der Holzgaskessel eine möglichst hohe Umsetzungsleistung von Holzschnitzeln in Holzgas besitzt.
Bei konventionellen Holzgaskesseln besteht durchaus die Gefahr, dass sich nach einiger Zeit die Glutzone mit feinen Kohlepartikeln zusetzt. Dann wird der Volumenstrom geringer, und die Umsetzungsleistung lässt stark nach.
Holzgaskessel der eingangs genannten Art wurden bereits technisch realisiert und dienen im Betrieb zur Erzeugung von Holzgas für verschiedene Zwecke. Ein Holgaskessel dieser Art wird auch in der EP 0 693 545 B1 beschrieben. Hier ist im Unterteil des Gaserzeugers ein Düsenring angeordnet, der mit seinem oberen wulstartigen Abschnitt den Vergasungsraum horizontal einschnürt und unten einen frei nach unten abstehenden Ringmantelabschnitt aufweist. Dieser Abschnitt bildet mit der Außenwand einen Ringraum, aus dem das Gas abgezogen wird. Dabei wird die Ansaugluft oberhalb des Düsenrings zugeführt. – Bei diesem Holzgaskessel besteht die Möglichkeit, dass sich in der Glutzone, insbesondere im unteren Zentralteil, Feinteile bilden, die den Abzugsquerschnitt zusetzen. Dadurch kann es im Dauerbetrieb zur Teerbildung kommen.
Es sei noch erwähnt, dass die DE 508 816 A einen Gaserzeuger mit einem Drehrost und mit oberen sternförmig angeordneten und bis an die Schachtwand reichenden hohlen Armen mit Schlitzen betrifft. Diese sternförmig angeordneten geschlitzten Arme dienen zur gleichmäßigen Zufuhr von Luft in das Glutbett, nicht jedoch der Abfuhr von Holzgas aus dem Glutbett.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Holzgaskessel der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass er im Dauerbetrieb bei gleichmäßig hoher Umsetzungsleistung ein weitgehend teerfreies Holzgas liefert.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass sich diese Aufgabe lösen lässt, wenn die Konstruktion so gewählt ist, dass das Holzgas direkt aus der Glutzone und nicht nur von ihrem äußeren Rand oder von der Oberfläche abgezogen wird.
Die genannte Aufgabe wird demnach erfindungsgemäß gelöst durch einen Holzgaskessel, der dadurch gekennzeichnet ist,

a) dass im Bereich des Glutbetts ein um eine zentrale Vertikalachse drehbarer Stern angeordnet ist, der eine Anzahl von Flügeln besitzt, – die sich sternförmig in Richtung auf die Kesselwand erstrecken, – die als Absaugkanäle zur Weiterleitung von Holzgas ausgebildet sind, – die in ihren Wänden jeweils eine Anzahl von Löchern zum Eintritt des Holzgases aus dem Glutbett besitzen, und – deren äußere Enden zum Austritt des Holzgases ausgebildet sind,
b) dass der Stern von einer Einfassung umgeben ist, die Öffnungen zur Aufnahme der äußeren Enden der Flügel besitzt, so dass das aus den Enden der Flügel austretende Holzgas aus dem Bereich zwischen der Einfassung und der Kesselwand absaugbar ist, und
c) dass die Einfassung bevorzugt mit dem Stern mitdrehbar ist.

Das Vorhandensein des drehbaren Sterns mit seinen Löchern im Bereich des Glutbetts ermöglicht eine gute Ableitung des entstehenden Holzgases, so dass eine hohe Umsetzungsleistung von Holzschnitzeln in Holzgas möglich ist.
Das Glutbett sollte in einem im Schnitt kreisförmigen oder zylindrischen Glutbett-Raum untergebracht sein.
Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausbildung ist vorgesehen, dass die Unterseiten zumindestens einiger der Flügel jeweils mit einer Abstreifkante für Asche und ggf. Sand ausgebildet sind. Asche und Sand werden dadurch zum Durchtritt durch den Rost veranlasst, so dass sich ein guter Räumeffekt ergibt.
Damit die Löcher in den Flügeln nicht leicht verstopfen, ist es zweckmäßig, wenn sich diese Löcher mindestens zwei Zentimeter oberhalb des Rosts befinden und damit im Betrieb innerhalb der Holzglutzone gelegen sind. Auch hat sich eine längliche Ausbildung der Löcher als zweckmäßig herausgestellt. Die Löcher sollten dabei bevorzugt nach oben weisen.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Stern samt Einfassung mittels eines zentral angeordneten Kernrohrs um eine gemeinsame Vertikalachse drehbar ist. Hierbei sollte zum Antrieb des Kernrohrs ein Antriebsring, der unterhalb des Rosts gelegen ist, ein Elektromotor, der außerhalb der Kesselwand angeordnet ist, sowie eine vom Elektromotor aus durch die Kesselwand in den Kesselraum reichende Welle vorgesehen sein.
Um ggf. Störungen leicht zu beheben, sollte ein Motor gewählt werden, der wahlweise vorwärts oder rückwärts läuft.
Es ist prinzipiell nicht erforderlich, dass sich der Stern und die Einfassung permanent drehen. Demgemäß zeichnet sich eine weitere Ausbildung dadurch aus, dass der Stern und die Einfassung in vorgegebenen Zeitintervallen drehbar sind. Hierbei können der Stern und die Einfassung schrittweise drehbar sein. Im Betrieb hat sich ein Antrieb bewährt, der derart ausgebildet ist, dass sich der Stern und die Einfassung etwa eine Minute lang drehen, wonach ca. eine Viertel Umdrehung zurückgelegt ist, und dass danach der Stern und die Einfassung ca. 20 bis 30 Minuten lang stehen bleiben.
Durch die Flügelform sollte gewährleistet sein, dass während des Betriebs Holz und Glutstückchen nicht an ihnen hängen bleiben. Demgemäß zeichnet sich eine Weiterbildung dadurch aus, dass die Flügel dachförmig mit zwei oben gelegenen, gegeneinander geneigten Dachflächen ausgebildet sind, wobei die beiden Dachflächen der Flügel jeweils mit den Löchern zum Eintritt des Holzgases aus dem Glutbett versehen sind.
Um ein leichtes Abströmen des erzeugten Holzgases zu ermöglichen, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Einfassung mit einer Anzahl von Durchbrechungen zum Durchtritt von Holzgas aus der Holzglut versehen ist derart, dass das Holzgas in den Bereich zwischen der Einfassung und der Kesselwand eintritt. Aus diesem Bereich wird es sodann mittels einer Pumpe abgeleitet und einer weiteren Verwendung, z. B. zum Antriebe eines Motors, zugeführt.
Natürlich muss die erzeugte Asche von Zeit zu Zeit aus dem Holzgaskessel entfernt werden. Demgemäß sollte der Kesselboden mit einer Asche-Durchtrittsöffnung versehen sein, unter der eine Einrichtung zum Abtransport der durchgefallenen Asche, also beispielsweise ein Asche-Behälter, angeordnet ist. Diese Einrichtung sollte auch zweckmäßigerweise eine Transportschnecke umfassen.
Es wurde bereits erwähnt, dass zum Antrieb des Kernrohrs ein Antriebsring verwendet werden kann, der unterhalb des Rosts gelegen ist. Hier kann ein Lagerrohr drehbar angeordnet sein, an dem Tragarme des Antriebsrings befestigt sind.
Knapp oberhalb des Kesselbodens kann am unteren Teilstück des Lagerrohrs ein sich mitdrehender Ascheräumer zum Räumen der niedergefallenen Asche in Richtung auf eine Asche-Durchtrittsöffnung befestigt sein. Dieser Ascheräumer kann spinnenartig ausgebildet sein und eine Anzahl von beabstandeten Räumstäben, z. B. runden, rechteckigen oder L-förmigen Querschnitts, besitzen.
Das erwähnte Lagerrohr muss seinerseits gelagert sein, damit es sich im Betrieb nicht hin und her bewegen kann und im Zentrum bleibt. Zu diesem Zweck kann am Kesselboden eine runde Scheibe befestigt sein, um die oder in deren Zentrierloch das Lagerrohr drehbar ist.
Zur Vermeidung einer kalten Zone im zentralen Bereich der Glutzone kann ein Anpassungszylinder vorgesehen sein. Dieser ist dabei bevorzugt drehbar und über das Kernrohr gestülpt.
Von besonderer Bedeutung ist es, dass die Versorgung mit Luft in der Glutzone bezüglich der erwähnten Zentralachse im wesentlichen gleichmäßig erfolgt. Dies wird beispielsweise auf einfache Art dadurch erreicht, dass das Glutbett in einem Glutraum mit im wesentlichen zylindrischer Wand liegt, in der eine Anzahl von Luftdüsen verteilt angeordnet ist.
Um einen praktisch teerfreien Betrieb zu ermöglichen, sollte nicht nur die Strömung der Luftzufuhr, sondern auch die Holzgas-Ableitung bezüglich der Mittelachse im wesentlichen gleichmäßig sein.
Um eine gute Umsetzung der Holzschnitzel in Holzgas zu gewährleisten, ohne dass diese verbrennen, sollte der Holzgaskessel oben eine für den Einlass von den Holzschnitzeln bestimmte Eintrittsschleuse besitzen, die einen luftdichten Abschluss ermöglicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 die Seitenansicht (mit teilweiser Schnittdarstellung) eines vertikal stehenden Holzgaskessels,
2 die perspektivische Seitenansicht von 5 innen gelegenen Stufen des Holzgaskessels in einer Explosionsdarstellung,
3 die perspektivische Ansicht der zweiten Stufe,
4 die perspektivische Ansicht der dritten Stufe mit einem zentral angeordneten Stern mit einer Anzahl von Flügeln, einer Einfassung und einem zentralen Kernrohr,
5 die perspektivische Ansicht der vierten Stufe mit einem Rost und einem umgebenden Haltering,
6 die perspektivische Ansicht der fünften Stufe mit einem Antriebsring samt Tragekonstruktion mit Ascheräumerarmen,
7 im Querschnitt den unteren Teil des Holzgaskessels und
8 in perspektivischer Ansicht den unteren Teil des Holzgaskessels.
Gemäß 1 besitzt ein Holzgaskessel 2 eine zentrale Vertikalachse 4. Am oberen Ende befindet sich eine Eintrittsschleuse 6, mittels der durch einen luftdichten Eingang Holzschnitzel h in den Holzgaskessel 2 eingegeben werden können. Die Eintrittsschleuse 6 sitzt auf einem Abschlussdeckel 8. Darunter befindet sich eine zylindrische Kesselwand 10, innerhalb der eine Pyrolysezone 11 und darunter eine Glutzone 12 für die Holzschnitzel h gelegen sind. Die Kesselwand 10 gehört zu einem oder bildet einen sogenannten Herdeinsatz. Der untere Teil des Holzgaskessels 2 ist von einer Außenwand 14 umgeben. Diese besitzt mindestens einen Einlass 16 für Luft l und mindestens einen Auslass 17 für das erzeugte Holzgas g. Die Außenwand 14 wiederum umgibt ein Kesselgehäuse 18. Zwischen dem Kesselgehäuse 18 und der Kesselwand 10 befindet sich ein Freiraum 20, in den das erzeugte Holzgas g vom zentralen Bereich her einströmen und aus dem es über den mindestens einen Auslass 17 abgesaugt werden kann.
Innerhalb der Kesselwand 10 liegen zentral ein keilförmiger oberer Schamottring 22, darunter ein Luftverteilerrohr 24 von rechteckigem Querschnitt und darunter ein unterer Schamottring 26. Das Luftverteilerrohr 24 ist an seinem Umfang mit einer Anzahl von nach innen weisenden, gleich beabstandeten Luftdüsen 28 versehen. Das Luftverteilerrohr 24 und die Luftdüsen 28 stellen eine Einrichtung 30 zur Luftzufuhr dar. Von Bedeutung ist, dass diese Einrichtung 30 im oberen Bereich der Glutzone 12 angeordnet ist. Der untere Schamottring 26 liegt auf einem Schamottring 32 auf, der eine Einschnürung des Querschnitts bewirkt. Weil die Anzahl der Luftdüsen 28 am Umfang der zylindrischen Wand der Glutzone 12 gleichmäßig verteilt angeordnet ist, ergibt sich eine weitgehend gleichmäßige Lufteinsaugung sowie Temperaturverteilung.
Weiter unten ist zentral ein aufrecht stehendes Kernrohr 34 vorgesehen. Über dieses Kernrohr 34 ist von oben ein Anpassungszylinder 36 gestülpt (der bis zum oberen Ende der Flügel 46 reicht). Er dient zur Vermeidung von kalten Zonen im zentralen Bereich. Der Anpassungszylinder 36 besitzt einen oben befestigten Deckel 38, der mit einer Öse 40 zum Einhaken beim Herausziehen versehen ist. Erkennbar ist der Anpassungszylinder 36 von einer Glocke 42 umgeben.
Von besonderer Bedeutung ist nun, dass im Bereich des Glutbetts 12 ein um die zentrale Vertikalachse 4 drehbarer Stern 44 mit einer Anzahl von Flügeln 46 vorgesehen ist. Die Flügel 46, z. B. 8 an der Zahl, sind symmetrisch verteilt und erstrecken sich sternförmig in Richtung auf das Kesselgehäuse 18. Wie später deutlich wird, bilden sie jeweils einen in ihrer Längsrichtung gerichteten Absaugkanal zur Weiterleitung von Holzgas g. Sie besitzen in ihren Wänden jeweils eine Anzahl von Löchern 47 zum Eintritt des Holzgases g aus dem Glutbett 12, und ihr äußeres Ende dient jeweils zum Austritt des aufgenommenen Holzgases g in den Freiraum 20. Die Flügel 46 besitzen an ihrem unteren Ende Abstreifkanten 48 für Sand und Asche a. Bei der Drehung um die zentrale Vertikalachse 4 werden Sand und Asche a in die schlitzartigen Löcher 49 (s. 2 und 5) eines darunter befindlichen Rosts 50 befördert, so dass diese Substanzen in den Raum darunter fallen können.
In dem Raum darunter sind Haltebügel 52 für den Rost 50 angeordnet. Sie umgreifen von unten die später erwähnten Tragarme 102, sind oben endseitig am Rost 50 verschweißt und halten somit Rost 50 und Tragarme 102 zusammen.
Der Stern 44 ist von einer ringförmigen Einfassung 54 umgeben. Diese besitzt dachförmige Öffnungen zur Aufnahme der äußeren Enden der Flügel 46. Die Einfassung 54 dreht sich somit mit dem Stern 44 mit. Die Einfassung 54 ist mit einer Anzahl von Durchbrechungen 56 zum Durchtritt von Holzgas g aus der Holzglutzone 12 versehen.
Es war bereits erwähnt worden, dass die Wände eines jeden Flügels 46 eine Anzahl von Löchern 47 zum Eintritt des Holzgases g aus dem Glutbett 12 besitzen. Somit kann das aus den Enden der Flügel 46 austretende Holzgas g in den Bereich zwischen der Einfassung 54 und der Kesselwand 18 eintreten. Es kann von dort mittels einer (nicht gezeigten) Absaugvorrichtung über den Auslass 17 abgesaugt werden. Da die Einfassung 54 mit einer Anzahl von Durchbrechungen 56 versehen ist, kann das Holzgas g auch von dem Glutbett 12 aus in den Bereich 20 zwischen der Einfassung 54 und der Kesselwand 18 eintreten und von dort abgesaugt werden.
Es war auch bereits schon erwähnt worden, dass der Stern 44 um die Vertikalachse 4 im Betrieb gedreht wird. Zur Drehung ist ein Antriebskranz oder Antriebsring 60 vorgesehen, der mittels einer Anzahl von sternförmig angeordneten Tragearmen 62 zentral gehalten wird. Zum Antrieb des Kernrohrs 34 über den Antriebsring 60, der unterhalb des Rosts 50 gelegen ist, ist ein (nicht gezeigter) Elektromotor vorgesehen.
Er ist außerhalb der Kesselwand 14 angeordnet. Außerdem ist eine vom Elektromotor aus durch die Kesselwand 14 in den Kesselraum reichende Antriebswelle 67 vorgesehen, vgl. 7. In 1 ist das Eintrittloch 64 gezeigt. Die Antriebswelle 67 besitzt in diesem speziellen Fall einen Querbolzen 66 an ihrem Ende, der von unten in eine Stufe 112 (vgl. 6) des Antriebsrings 60 eingreift. Dadurch ist es möglich, den Antriebsring 60 und damit den Stern 44 schrittweise weiterzudrehen.
Im unteren Teil, und zwar knapp über dem Kesselboden oder Bodenblech 68, ist ein Ascheräumer 70 mit einer Anzahl von Räumarmen 72 vorgesehen. Diese Räumarme 72 können einen runden Querschnitt oder, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, einen L-förmigen Querschnitt besitzen. Sie enden etwa ein bis zwei Zentimeter vor dem Kesselboden 68, so dass zwischen den Räumarmen 72 und dem Kesselboden 68 ein Hohlraum 74 gebildet ist. Die Ascheräumer-Arme 72 sorgen dafür, dass die niedergefallene Asche a samt Sand in Richtung auf eine Asche-Durchtrittsöffnung 76 geschoben wird. Von hier aus fällt sie in einen Aschekasten 78, von dem sie aus mittels einer (nicht gezeigten) Schnecke, die in einem Schneckenrohr 79 untergebracht ist, zu einem (nicht gezeigten) Aufbewahrungsbehälter transportiert wird.
Zum Halten des Kesselbodens oder Bodenblechs 68 ist ein schematisch angedeutetes Tragekreuz 80 vorgesehen. Dieses umfasst eine Anzahl von sternförmig angeordneten Armen.
Aus 2 geht hervor, dass die erste (oberste) Stufe die Bauelemente 22, 24, 26 und 28 besitzt. Unterhalb der gleichmäßig verteilten Halteelemente 82, die unterhalb der durch den Ring 32 gebildeten Einschnürung angeordnet sind, ist eine Wand 84 gezeigt, die Teil einer Labyrinth-Abdichtung ist. Diese Wand 84 gehört zu einem ersten oder oberen Ring. Darunter befindet sich ein zweiter Ring 86, der eine äußere Abdichtung bildet.
Unterhalb der ersten Stufe befinden sich die zweite und die dritte Stufe. Diese beiden Stufen drehen sich, weil sie durch den Antriebsring 60 angetrieben werden. Die zweite Stufe umfasst den Anpassungszylinder 36 sowie darüber einen Rückhaltekranz 88. Der Rückhaltekranz 88 besteht aus einem inneren Stabilisierungsring 90 und einem äußeren Stabilisierungsring 92. Die beiden Ringe 90, 92 verbinden durch Verschweißen sternförmig verlaufende Rippen 94 miteinander. Der Rückhaltekranz 88 sitzt am oberen Ende des Anpassungszylinders 36. Durch die Rippen 94 und Ringe 90, 92 werden Rückhaltefächer gebildet, in denen grobe verkohlte Holzschnitzelstücke zurückgehalten werden. Der Anpassungszylinder 36 ist zusammen mit dem Rückhaltekranz 88 herausnehmbar.
In der dritten Stufe sind noch einmal die einzelnen Flügel 46 des Sterns 44 samt in den Wänden angebrachten Löchern 47 gezeigt. Hier wird deutlich, dass jeder Flügel 46 dachförmig ausgebildet ist. Die beiden Dachflächen der Flügel 46 sind jeweils mit den Löchern 47 zum Eintritt des Holzgases g aus dem Glutbett 12 versehen. Die schlitzartigen Löcher 47 sind nach oben gerichtet. Das offene äußere Ende jedes Flügels 44 ist jeweils in der Einfassung 54 in Beachtung des Temperatureinflusses längenverschiebbar verankert.
Es ist noch anzumerken, dass in 2 die erwähnte Glocke 42 nicht dargestellt ist. Zur Befestigung dieser Glocke 42 ist in der ersten Stufe unten eine kleine Kante 96 vorgesehen, an der der obere Rand der Glocke 42 befestigt ist.
Damit sich die zweite Stufe mit der dritten Stufe mitdrehen kann, ist etwa in der Mitte des Kernrohrs 34 ein Mitnehmer 98 für den Anpassungszylinder 36 vorgesehen. Der Anpassungszylinder 36 reicht bis zur oberen Kante der Flügel 46.
Es soll betont werden, dass die erste Stufe feststeht, während die zweite und dritte Stufe gemeinsam um die Vertikalachse 4 im Betrieb gedreht werden. Die vierte Stufe ist wiederum feststehend. Die vierte Stufe zeigt im wesentlichen die Haltekonstruktion für den Rost 50. Danach liegt der Ascherost 50, zentral gehalten von einer Lagerhülse 100, auf einer Anzahl von Tragarmen 102, die sternförmig von der Lagerhülse 100 ausgehen. Sie sind innen an der Lagerhülse 100 verschweißt. Ihr äußeres Ende steckt jeweils in einem Schlitz 104 eines Halterrings 105. Um der Wärmeausdehnung Rechnung zu tragen, sind die äußeren Enden der Tragearme 102 in diesen Schlitzen 104 nicht verschweißt; sie sind lediglich lose eingesteckt.
Die unterste, fünfte Stufe zeigt den Antriebsring oder Antriebskranz 60, der von sternförmig an einem Hülsen-Gegenlager 106 befestigten Tragarmen 62 gehalten ist. Die Tragarme 62 sind am äußeren Ende angeschweißt. Das Hülsen-Gegenlager 106 sitzt auf einem Lagerrohr 108. Im Verlaufe der Tragarme 62 sind rechteckige Ausdehnungsglieder 110 angebracht. Sie dienen der Temperaturkompensation.
Der Antriebsring 60 besitzt entlang seines Umfangs eine Vielzahl von Stufen 112. Über diese Stufen 112 wird der Antriebsring 60 von unten schrittweise angetrieben.
Und am Lagerrohr 108 ist nach 2 endseitig etwa tangential eine Vielzahl von Asche-Räumarmen 72 festgemacht. Wie bereits erläutert, sind diese hier L-förmig, d. h. gewinkelt ausgebildet. Sie räumen Asche a vom Bodenblech 68 in den Aschebehälter 78, von dem aus die erwähnte Schnecke nach außen zwecks Beseitigung der Asche a führt.
3 zeigt noch einmal den Anpassungszylinder 36 mit dem oberen Deckel 38, an dem eine Öse 40 festgemacht ist. Am oberen Teil des Anpassungszylinders 36 sind die inneren Enden der Rippen 94 festgemacht, die durch einen inneren und äußeren Stabilisierungsring 90 bzw. 92 zusammen gehalten werden.
Gemäß 4 ist das Kernrohr 34 oben mit einem Deckel 35 geschlossen. Es besitzt unten den Mitnehmer 98 für den Anpassungszylinder 36. Unterhalb einer Scheibe 114 befindet sich der Stern 44, der eine Mehrzahl von Flügeln 46 aufweist. Die Flügel 46 dienen als dachförmige Absaugkanäle für das Holzgas g. Beidseitig auf den Dachflächen sind die länglichen Löcher oder Schlitze 47 angebracht. Die unteren Seiten jedes Flügels 46 sind im wesentlichen vertikal angeordnet. Die Flügel 46 sind innen am Kernrohr 34 angeschweißt. Der Stern 44 ist außen von der zylindrischen Einfassung 54 umgeben. Die äußeren Enden sitzen in einem entsprechend dem Dachbereich geformten Durchbruch 116 der Einfassung 54. Die Formgleichheit führt zu einer guten Abdichtung. Im unteren Teil jedes Durchbruchs 116 wird das Gegenstück durch den Herdeinsatz 10 gebildet. Der gezeigte Raum zwischen dem Kernrohr 34 und der Einfassung 54 liegt im Betrieb voller Holzglut, und das Holzgas g wird praktisch aus dem Glutraum 12 direkt abgesaugt. Durch die Ausnehmungen in der Einfassung 54 wird das Holzgas g ebenfalls abgesaugt.
Zum Antrieb sei an dieser Stelle noch einmal folgendes gesagt: An der unteren Seite der Außenwand 14 tritt eine Antriebswelle 67 in das Kesselgehäuse 18. Deren Querbolzen 66 greift von unten in eine Stufe 112 des Antriebsrings 60 ein. Die Antriebswelle 67 wird von einem (nicht gezeigten) Elektromotor in Intervallen angetrieben. Der Antriebsring 60 treibt über das Tragekreuz 80 von unten das Kernrohr 34 mit Stern 44. Die am Kernrohr 34 befestigten Flügel 46 drehen sich über oder auf dem Rost 50, und zwar gemeinsam mit der Einfassung 54. Die Flügel 46 sind ja in die unteren dachförmigen Öffnungen der Einfassung 54 hineingesteckt, und zwar mit ihren Enden.
Der obere dünnere Rand oder Teil 54a der Einfassung 54 dient zusammen mit der Fläche 54b als Abdichtung. Das Gegenstück ist, wie erwähnt, der untere Teil 84, 86 des Herdeinsatzes. Die Elemente 54a, 54b, 84, 86 bilden zusammen eine Labyrinthabdichtung.
Von Vorteil ist es, wenn der Stern 44 vorwärts und rückwärts gedreht werden kann. Falls viel Asche a anfällt, oder falls die länglichen Löcher oder Schlitze 47 auf den Dachflächen verstopft sein sollten, werden bei Umkehr der Drehrichtung letztere wieder frei, so dass das Holzgas g abgesaugt werden kann. Dies trägt zu einer Steigerung der Ausbeute durch den Holzgaskessel 2 bei.
5 zeigt noch einmal die Lagerhülse 100, an der die Tragarme 102 des Ascherosts 50 angeschweißt sind. Der Haltering 105, der den Rost 50 umgibt, besitzt im unteren Bereich die Schlitze 104 für die lose endseitig eingesteckten Tragarme 102.
6 zeigt noch einmal den Antriebskranz oder Antriebsring 60, an dem eine Anzahl von Tragarmen 62 mittels des Hülsen-Gegenlagers 106 befestigt sind. Die Tragarme 62 dienen also zum Halten des Antriebskranzes 60. Zentral ist eine Aufnahmeöffnung für die anderenorts erwähnte Lagerhülse 100 vorgesehen. In dieser befindet sich von unten nach oben gerichtet ein Antriebskreuz 107 (in 7 deutlicher gezeigt). Der Antriebsring 60 besitzt eine Vielzahl von Stufen 112, die jeweils gebildet werden von zwei nebeneinander liegenden Zähnen 118. Diese Stufen 112 werden von unten schrittweise weitergeschaltet mit Hilfe des am Ende der Antriebswelle 67 befestigten Querbolzens 66, der jeweils in eine Stufe 112 eingreift. Die Ascheräumarme sind wiederum mit 72 bezeichnet.
Nach 7 wird über die (in 1 gezeigte) Eintrittsschleuse 6 Holzschnitzel h in den feststehenden Herdeinsatz 10 eingebracht. In diesem liegt – von oben gesehen – zunächst der keilförmige Schamottring 22, sodann die Einrichtung 30 zur Luftzufuhr mit einer Anzahl von Luftdüsen 28, die eine gleichmäßige Luftverteilung im Glutraum 12 gewährleisten, und unten der Schamottring 26, dessen unten angebrachter Einschnürring 32 (ebenfalls aus Schamott, kleinerer Innendurchmesser) beidseitig von dünnen Blechen eingefasst ist. Die Ringe 22, 26, 32 sorgen als Hitzeschilde für den notwendigen Wärmeschutz. Unterhalb des zweiten Blechs ist die Glocke 42 befestigt. Das Anpassungsrohr 36 mit Öse 40 auf dem Deckel 38 liegt in der Mitte der Glocke 42. Der untere Teil der Glocke 42 befindet sich im oberen Teil der Einfassung 54. Innerhalb des Anpassungsrohrs 36 liegt der Stern 44 mit seinen Flügeln 46. Darunter befindet sich der Rost 50. Von der unteren Kante jedes Flügels 46 kann bis zum Rost 50 ein Abstand von 2 bis 3 mm vorhanden sein. Das Holzgas g gelangt von den Austrittöffnungen, die endseitig an den Flügeln 46 liegen, in den Raum 20 zwischen dem Herdeinsatz 10 und dem Kesselgehäuse 18. Dasselbe gilt für das Holzgas g, das durch die länglichen Durchbrüche 56 in der Wand der Einfassung 54 hindurch tritt.
In den unteren Teil vom Kernrohr 34 ragt das Antriebskreuz 107 hinein, welches zum Drehen des Kernrohrs 34 und damit zum Drehen der Flügel 46 dient. Dieses Antriebskreuz 107 wird bezüglich seiner Drehbewegung betätigt von dem Antriebsring 60, der mittels der Tragarme 62 mit ihm verbunden ist. Wie dargestellt, wird der Antriebsring 60 mittels des an der Antriebswelle 67 endseitig befestigten Querbolzens 66 schrittweise in der gewählten Drehrichtung weitergeschaltet.
Im unteren Bereich ist zentral der Ascheräumer 70 mit einer Vielzahl von Asche-Räumarmen 72 angeordnet. Damit das Lagerrohr 108, in dessen Innenraum sich das Antriebskreuz 107 befindet, seitwärts nicht ausweichen kann, ist am Boden 68 eine runde Scheibe 120 festgeschweißt. Um diese Scheibe 120 ist das Lagerrohr 108 mit seinem unteren Ende senkrecht zum Kesselboden 68 drehbar.
Aus der geschnittenen perspektivischen Darstellung gemäß 8 ergibt sich, dass durch das Einsaugen von Luft l durch die Luftdüsen 28 aus dem Luftverteilerrohr 24 eine gleichmäßige Aufheizung und damit ein Vermeiden von unterkühlten Stellen im Glutraum 12 möglich ist. Die über den feststehenden Rost 50 drehend hinweggleitenden Flügel 46 sorgen für eine ausreichende Abfuhr von Sand und Asche a aus dem Glutraum 12, so dass eine hohe Effektivität in der Umsetzung von Holzschnitzeln h in Holzgas g gewährleistet ist. Der Stern 44 kann sich beispielsweise langsam in Intervallen drehen. Beispielsweise kann er eine Minute langsam laufen, wobei er dann eine Viertel Umdrehung gemacht hat; und anschließend kann er z. B. 20 bis 30 Minuten stillstehen. Die Flügel 46 schleifen während der Drehung langsam auf dem Rost 50 und reiben dabei Sand und Asche a durch die Löcher 49 des Rosts 50.
Es sei noch erwähnt, dass das Kernrohr 34 sich weit nach unten erstrecken kann. Es ist unten durch einen Deckel 122 geschlossen. Dieser Deckel 122 besitzt einen Kreuzschlitz, in den das Antriebskreuz 107 von dem Lagerrohr 108 aus eingreift. Der Antriebsring 66 wird von außen mittels eines (nicht gezeigten) Elektromotors und der Welle 67 jeweils um eine Stufe weitergedreht.
Bezugszeichenliste

2: Holzgaskessel
4: zentrale Vertikalachse
6: luftdichte Eintrittschleuse
8: Abschlussdeckel
10: Kesselwand, Herdeinsatz
11: Pyrolysezone
12: Glutzone, Glutbett
14: Außenwand
16: Einlass für Luft l
17: Auslass für Holzgas g
18: Kesselgehäuse
20: Freiraum
22: oberer Schamottring
24: Luftverteilerrohr
26: unterer Schamottring
28: Luftdüse
30: Einrichtung zur Luftzufuhr
32: Einschnür-Ring
34: Kernrohr
35: Deckel des Kernrohrs 34
36: Anpassungszylinder
38: Deckel
40: Öse
42: Glocke
44: Stern
46: Flügel
47: Loch, Schlitz
48: Abstreifkante
49: Loch des Ascherosts 50
50: Rost, Ascherost
52: Haltebügel
54: Einfassung
54a: oberer Teil der Einfassung 54
54b: Fläche
56: Durchbrechung
60: Antriebsring
62: Tragarm
64: Eintrittloch
66: Querbolzen der Antriebswelle 67
67: Antriebswelle
68: Kesselboden, Bodenblech
70: Ascheräumer
72: Räumarm
74: Hohlraum
76: Asche-Durchtrittsöffnung
78: Aschekasten
79: Schneckenrohr
80: Tragekreuz
82: Halteelement für Ring 32
84: Wand, erster Ring
86: zweiter Ring
88: Rückhaltekranz
90: innerer Stabilisierungsring
92: äußerer Stabilisierungsring
94: Rippe
96: Kante
98: Mitnehmer
100: Lagerhülse
102: Tragarm
104: Schlitz
105: Haltering
106: Hülsen-Gegenlager
107: Antriebskreuz
108: Lagerrohr
108a: verbreitertes unteres Ende des Lagerrohrs (= Auflageflansch auf Kesselboden 68)
109: Antriebsachse
110: Ausdehnungsglied
112: Stufe
114: Scheibe
116: dachförmiger Durchbruch
118: Zahn
120: Scheibe
122: Deckel
a: Asche, Sand
g: Holzgas
h: Holzschnitzel
l: Luft

Claims

Holzgaskessel (2), – bei dem innerhalb einer Kesselwand (10) und oberhalb eines Kesselbodens (68) eine Einrichtung zur Luftzufuhr (30), eine Glocke (42) und darunter ein Rost (50) angeordnet sind, – bei dem das auf dem Rost (50) aus Holzschnitzeln (h) in einem Glutbett (12) erzeugte Holzgas (g) absaugbar und nach außen abführbar ist, und – bei dem die aus dem Glutbett (12) anfallende Asche (a) nach Durchtritt durch den Rost (50) vom Kesselboden (68) aus ebenfalls nach außen abführbar ist, dadurch gekennzeichnet, a) dass im Bereich des Glutbetts (12) ein um eine zentrale Vertikalachse (4) drehbarer Stern (44) angeordnet ist, der eine Anzahl von Flügeln (46) besitzt, – die sich sternförmig in Richtung auf die Kesselwand (10) erstrecken, – die als Absaugkanäle zur Weiterleitung von Holzgas (g) ausgebildet sind, – die in ihren Wänden jeweils eine Anzahl von Löchern (47) zum Eintritt des Holzgases (g) aus dem Glutbett (12) besitzen, und – deren äußere Enden zum Austritt des Holzgases (g) ausgebildet sind, b) dass der Stern (44) von einer Einfassung (54) umgeben ist, die Öffnungen zur Aufnahme der äußeren Enden der Flügel (46) besitzt, so dass das aus den Enden der Flügel (46) austretende Holzgas (g) aus dem Bereich zwischen der Einfassung (54) und der Kesselwand (10) absaugbar ist, und c) dass die Einfassung (54) bevorzugt mit dem Stern (44) mitdrehbar ist.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseiten zumindest einiger der Flügel (46) jeweils mit einer Abstreifkante (48) für Asche (a) und ggf. Sand ausgebildet sind.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Löcher (47) in den Flügeln (46) mindestens 2 cm oberhalb des Rosts (50) befinden und damit im Betrieb innerhalb der Holzglutzone (12) gelegen sind.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (47) länglich ausgebildet sind.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stern (44) samt Einfassung (54) mittels eines zentral angeordneten Kernrohrs (34) um eine gemeinsame Vertikalachse (4) drehbar ist.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des Kernrohrs (34) ein Antriebsring (60), der unterhalb des Rosts (50) gelegen ist, ein Elektromotor, der außerhalb der Kesselwand (10) angeordnet ist, sowie eine vom Elektromotor aus durch die Kesselwand (10) in den Kesselraum (18) reichende Antriebswelle (67) vorgesehen sind.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor wahlweise vorwärts oder rückwärts läuft.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stern (44) und die Einfassung (54) in vorgegebenen Zeitintervallen drehbar sind.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stern (44) und die Einfassung (54) schrittweise drehbar sind.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb vorgesehen ist derart, dass der Stern (44) und die Einfassung (54) sich etwa eine Minute lang drehen, wonach ca. eine Viertel Umdrehung zurückgelegt ist, und dass danach der Stern und die Einfassung ca. 20–30 Minuten lang stehen bleiben.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (46) dachförmig mit zwei oben gelegenen Dachflächen ausgebildet sind, wobei die beiden Dachflächen der Flügel (46) jeweils mit den Löchern (47) zum Eintritt des Holzgases (g) aus dem Glutbett (12) versehen sind.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfassung (54) mit einer Anzahl von Durchbrechungen (56) zum Durchtritt von Holzgas (g) aus der Holzglut (12) versehen ist, derart, dass das Holzgas (g) in den Bereich zwischen der Einfassung (54) und der Kesselwand (10) eintritt.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kesselboden (68) mit einer Asche-Durchtrittsöffnung (76) versehen ist, unter der eine Einrichtung (78, 79) zum Abtransport der durchgefallenen Asche (a) angeordnet ist.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (78, 79) zum Abtransport der Asche (a) eine Transportschnecke (79) umfasst.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Rosts (50) ein Lagerrohr (108) drehbar angeordnet ist, an dem Tragarme (62, 102) des Antriebsrings (60) befestigt sind.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass knapp oberhalb des Kesselbodens (68) am unteren Teilstück des Lagerrohrs (108) ein sich mitdrehender Ascheräumer (90) zum Räumen der niedergefallenen Asche (a) in Richtung auf eine Asche-Durchtrittsöffnung (76) befestigt ist.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass am Kesselboden (68) eine runde Scheibe (120) befestigt ist, um die das untere Ende des Lagerrohrs (108) senkrecht zum Kesselboden (68) drehbar ist.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anpassungszylinder (36) vorgesehen ist, der zur Vermeidung einer kalten Zone im zentralen Bereich angeordnet ist.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpassungszylinder (36) drehbar und über das Kernrohr (34) gestülpt ist.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung mit Luft (l) in der Glutzone (12) bezüglich der Zentralachse (4) im wesentlichen gleichmäßig ist.
Holzgaskessel (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Glutbett (12) in einem Glutraum mit zylindrischer Wand liegt, in der eine Anzahl von Luftdüsen (28) gleichmäßig verteilt angeordnet ist.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung der Luftzufuhr und der Holzgas-Ableitung bezüglich der Mittelachse (4) im wesentlichen gleichmäßig ist.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Absaugen des Holzgases (g) eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist, die das Holzgas (g) an einen Verbrennungs-Antriebsmotor weiterleitet, der bevorzugt zwecks Erzeugung von elektrischer Energie an einen elektrischen Generator angeschlossen ist.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass er oben eine für den Einlass von Holzschnitzeln (h) bestimmte Eintrittschleuse (6) besitzt, die einen luftdichten Abschluss ermöglicht.
Holzgaskessel (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einfassung (54) des Sterns (44) und dem Herdeinsatz (10) eine Labyrinth-Dichtung (54a, 54b, 84, 86) vorgesehen ist.