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Die Erfindung betrifft eine Fackel
für die
Verwendung im Außenbereich.
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Fackeln werden aufgrund der Wirkung
ihres offenen Feuers geschätzt
und als Handfackeln oder als ortsfeste Fackeln eingesetzt. Die üblicherweise verwendeten
Fackeln, typischerweise Pechfackeln oder gewickelte und mit Docht
versehene Wachs- bzw. Paraffinfackeln weisen jedoch eine Vielzahl
von störenden
Eigenschaften auf. Pechfackeln brennen zwar wenn sie einmal entzündet wurden
mit hoher Resistenz des Feuers gegen äußere Einflüsse wie zum Beispiel Wind,
jedoch ist ihr meist stark teerartiger Geruch im nicht entzündenden
Zustand, aber vor allem bei der Verbrennung, nachteilig. Solche
Fackeln werden deshalb meist als Feuerkulisse mit einem deutlichen
Abstand zum Publikum verwendet.
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Aufgrund dieses störenden Geruchs
ist ein zweiter Fackeltyp, der kerzenartig brennt, weit verbreitet.
Hierbei ist das brennbare Material Wachs bzw. Paraffin, wobei es
nötig ist,
einen Docht zur Feuerlokalisation mit in das Wachsmaterial einzubetten. Diese
Aufgabe kann auch von einem Gewebe, das mit Wachs getränkt wurde, übernommen
werden. Dies ist dann typischerweise um eine Stützstruktur, die der Stabilisierung
der Fackel dient, gewickelt. Dies ist üblicherweise ein Holz oder
Metallstab.
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Nachteilig an den obengenannten kerzenartigen
Fackeln ist jedoch, daß das
Wachsmaterial nur geringfügige
mechanische Belastungen aushält.
Bei der Lagerung und dem Übereinanderstapeln
von wachsbasierten Fackeln kann es aufgrund des verwendeten Wachsmaterials
zu einem Abplatzen von Wachsschichten kommen. Neben dieser Empfindlichkeit
der Fackeln ist besonders nachteilig, daß das Brennverhalten einer
kerzenartigen Fackel stark von Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel
leichtem Windzug, beeinträchtigt
werden kann. In diesem Fall kommt es zu stark ungleichmäßigen Abbrennen
der Fackeln und ein Auslöschen
aufgrund von Windstößen ist
in vielen Fällen
nicht auszuschließen.
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Ein weiterer Nachteil von schichtartig
gewickelten Fackeln ist die Aufnahme von Wasser in das Schichtsystem.
Dies ist besonders hinderlich bei einem Versuch des Anzündens und
Abbrennens einer Fackel, die beispielsweise kurz zuvor- einem Regenguß ausgesetzt
war. Die äußeren Schichten
sind dabei meist abgetrocknet, jedoch wirkt das im Inneren gespeicherte
Wasser als störend.
Eine solche Fackel kann also nicht dauerhaft im Außenbereich
aufgestellt werden, um sie von Fall zu Fall ohne besonderen Aufwand
entzünden
zu können.
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Ein weiterer, vor allem ästhetischer,
Nachteil bei den meisten kerzenartigen Fackeln ist, daß der innere,
zur Stabilisierung wirkende, Stab beim Abbrand als solcher bestehen
bleibt. Diese stängelartige
Struktur wird als optisch unschön
empfunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Fackel anzugeben, die die oben genannten Nachteile beseitigt. Insbesondere
soll das Brennverhalten der Fackel verbessert werden, so daß sie auch bei
Wind stabil abbrennt. Die Fackel soll dabei problemlos im Außenbereich
aufstellbar und lagerbar sein. Dabei ist insbesondere die Feuchtigkeitsresistenz
gegenüber
dem bekannten Stand der Technik zu verbessern. Die Fackel soll sich
durch preiswerte Materialien mit möglichst wenigen Komponenten
und durch einfache und kostengünstige
Herstellungsverfahren auszeichnen. Der Verbrennungsprozeß sollte dabei
möglichst
umweltfreundlich und geruchsneutral durchgeführt werden können. Des
weiteren soll die erfindungsgemäße Fackel
vollständig
verbrennen, ohne daß ein
Stützelement
nach der Verbrennung bestehen bleibt.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Die Erfinder haben erkannt, daß eine wesentliche
Stabilisierung des Abbrandverhaltens von Fackeln dadurch erreicht
werden kann, daß ein
kontrollierter Abbrand an der Fackel außen und der Innenseite der
Fackel gleichzeitig ausgeführt
wird. Die Erfinder haben des weiteren erkannt, daß ein solcher Doppelbrand
auf Außen-
und Innenfläche
durch die Ausbildung der Fackel als kaminartigen Hohlkörper erreicht
werden kann. Einmal entzündet;
unterstützen
sich sowohl das Brennen auf der inneren als auf der äußeren Fläche der
Fackel. Die innere Verbrennung wird dabei durch einen Kamineffekt
unterstützt.
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Wird die Fackel an einer oberen Öffnung einer
Fackelhohlform entzündet,
so wird durch die Hitzewirkung der Verbrennung Luft durch eine untere Öffnung der
Hohlform angesaugt und transportiert durch die entstehende zusätzliche
konvektive Strömung
Sauerstoff an die innere Verbrennungsfläche. Für eine optimale Umsetzung ist
dabei ein länglicher Kamin
mit einem im Vergleich zur Länge
kleinem Durchmesser von Vorteil. Diese Verbrennung im Inneren des
Fackelhohlkörpers
ist somit von äußeren Einflüssen wie
Wind und Regen mit geringer Intensität unabhängig. Durch eine solche stabile
innere Verbrennung wird auch die äußere Verbrennung unterstützt. So
wird durch die Hitzewirkung der inneren Verbrennungsfront das brennbare
Material des Hohlkörpers
auf eine verbrennungsnahe Temperatur gebracht, so daß eine äußere Verbrennung
unter verbesserten Umständen
stattfinden kann. Wird das äußere Feuer
durch einen heftigen Windstoß gelöscht, so
findet ein Wiederentzünden
von der Fackelinnenseite auf der Außenseite statt.
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Der Begriff einer oberen Öffnung und
einer unteren Öffnung
der Fackelhohlform bezieht sich auf eine vorteilhafte Ausführungsform.
Allgemein kann man von einer ersten Öffnung sprechen, an der die Fackel
angezündet
wird, und einer zweiten Öffnung, für die eine
Luftverbindung zur ersten Öffnung
besteht. Erfindungsgemäß muß sich beim
Abbrand der Fackel ein durch die Hitzewirkung der Verbrennung und
durch die Details der Fackelgeometrie bestimmte konvektive Strömung ausbilden,
die im Sinne eines Kamineffekts die Verbrennung nährt und
stabilisiert.
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Des weiteren haben die Erfinder erkannt, daß es besonders
vorteilhaft ist, eine Fackel aus einer brennbaren Materialmischung
herzustellen, die sich dadurch auszeichnet, daß ein brennbares Material für die Fackel
eingesetzt wird, das aus zwei Komponenten besteht, die unterschiedliche
Brenngeschwindigkeiten aufweisen. Wird nur ein Material mit hoher
Verbrennungsgeschwindigkeit verwendet, würde die Fackel innerhalb kürzester
Zeit abgebrannt sein. Außerdem
ist für
diesen Fall meist eine instabile Verbrennung die Folge und insbesondere
läßt sich damit
nicht die efindungsgemäße Idee
der Verbrennung im Inneren und gleichzeitig auf der Außenfläche eines
Fackelhohlkörpers
realisieren. Das Hinzufügen eines
weiteren Zuschlagstoffs zum brennbaren Fackelmaterial erweist sich
als die Flammenfront stabilisierendes Element. Dies ist jedoch nicht
einstützend wie
ein metallisches Korsett oder an einen einzelnen Bereich lokalisiert
wie ein Docht, sondern vielmehr wird das langsam und das schnell
brennbare Material zu einem homogenen Gemisch verarbeitet aus dem Fackelhohlkörper gebildet
wird.
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Eine mögliche Erklärung für die Stabilisierung der Verbrennung
durch Verwendung einer Mischung aus Materialien mit zwei unterschiedlichen Verbrennungsgeschwindigkeiten
ist folgende: Bei der Verbrennung wird der schnell brennende Stoff
zuerst aus der Mischung herausgebrannt. Der zurückbleibende langsam brennende
Stoff ist somit mit kleinen Öffnungen
durchsetzt, durch die eine Sauerstoffzufuhr möglich ist. Damit brennt auch
dieses an sich langsamer brennende Material mit höherer Brandgeschwindigkeit
als die noch nicht brennende und kompakte Mischung, die den langsam
und den schnell brennenden Stoff enthält, jenseits der Flammenfront. Somit
ist eine Lokalisierung der Flamme möglich, ohne daß dafür ein zusätzlicher
Docht oder dergleichen nötig
wäre. Unterstützt wird
dieser matrixartige Effekt, wenn der Zuschlagstoff in Form von Feststoffpartikeln
vorliegt. In diesem Material wird bei Verbrennung in einer erfindungsgemäßen kaminartigen Struktur
eine hohe und gleichmäßige Verbrennungstemperatur
erreicht.
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Als schnell brennender Stoff kann
ein Polymer oder eine Polymermischung verwendet werden, wenn die
Bedingung erfüllt
ist, daß die
Verbrennung im wesentlichen umweltfreundlich durchgeführt werden
kann. Dabei sind insbesondere toxisch wirkende und schwer abbaubare
Substanzen zu vermeiden. Solche persistenten, in der Umwelt verbleibenden
organische Schadstoffe, wie zum Beispiel polyzyklische aromatische
Kohlenwasserstoffe, polyzyklische aromatische Verbindungen, (poly(chlorierte
Naphthaline und Dibenzofurane. Diese Stoffe oder weitere Substanzen
mit biologischer Wirksamkeit, die bei Verbrennungsprozessen auftreten
können,
sind durch die Wahl geeigneter Materialien für den Fackelhohlkörper zu
vermeiden.
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Mögliche
Polymere, die hierfür
in Frage kommen, sind Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE). Alternativ
können
Polyamid (PA), Polystyrol (PS) und Ethylen Vinylacetat (EVA) verwendet
oder beigemischt werden. Diese Stoffe enthalten keine Weichmacher,
Schwermetalle und andere giftige Additive. Bei der Verbrennung entstehen
keine toxischen Dämpfe,
Gase und keine Schlacken. Zusätze
entweichen bei der Verbrennung als nicht-halogenisierte Kohlenwasserstoffe
und sind unbedenklich. Auch weitere Polymere, die bei Umgebungstemperatur rückstandslos
und umweltfreundlich verbrennen, sind als schnell verbrennende Komponenten
für das Fackelhohlkörpermaterial
denkbar.
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Als langsam verbrennender Zuschlagsstoff kann
Holz in genügend
kleiner Zerkleinerung in Form von Holzspänen oder Holzstaub eingesetzt
werden. Alternative Zuschlagsstoffe sind Stroh oder Schilf in zerkleinerter
oder zerfaserter Form. Allgemein kann hierfür brennbare Biomasse, etwa
Zellulose in Form von Papier oder Pappe, Verwendung finden. In Verbindung mit
dem Polymer ergibt sich ein durch thermische Behandlung formbares
Material für
die Fackel, das nach der Vernetzung des Polymers eine hohe Eigenstabilität aufweist.
Ein vorteilhafter Volumenanteil des Polymers beträgt 10 bis
30 %, besonders vorteilhaft 15 bis 25 %. Neben der Stabilität garantiert
der Polymeranteil auch die feuchtigkeitsabweisenden Eigenschaften
der Fackel. Eingeschlossen in das flüssigkeitsdichte Material sind
Zuschlagsstoffe, die an sich feuchtigkeitsempfindlich sind, wie etwa
Holz, und sind somit vor Feuchtigkeitseinwirkung geschützt. Daraus
resultiert eine unproblematische Lagerung der Fackel im Außenbereich
sowie die Möglichkeit,
die Fackel jederzeit durch das Eintauchen in Wasser zu löschen. Nach
einer kurzen Abtrockenzeit der Oberfläche ist dann ein unproblematisches
Wiederanzünden
möglich.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand
der Zeichnungen beispielhaft erläutert
werden.
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Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine röhrenförmige Ausführung der
erfindungsgemäßen Fackel mit
Handgriff;
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2 einen
Längsschnitt
durch eine rotationssymmetrische efindungsgemäße Fackel in einem Bodenständer;
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3 Außenansicht
einer rotationssymmetrischen erfindungsgemäßen Fackel mit integriertem Handgriff
und seitlichen unteren Öffnungen
sowie geschlossener Handgriffendbereich.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Fackel
in einer röhrenförmigen langgestreckten
Ausführungsform
dargestellt. Der Fackelhohlkörper 1 weist
dabei eine obere Öffnung 4 und
eine untere Öffnung 5 auf. Ein
hitzebeständiges,
zum Beispiel metallisches, Bauteil stellt eine Verbindung zwischen
dem Fackelhohlkörper 1 und
einem durchbohrten Handgriff 3a her. Dies stellt nur eine
mögliche
Ausführung
einer Verbindung zwischen Handgriff und Fackel dar. Ferner ist es
denkbar, die Fackel über
eine Halterung mit unterschiedlichen Arten und Ständern zu
verbinden. Wichtig ist jedoch, daß die untere Öffnung 5 des
Fackelhohlkörpers
eine freie Verbindung zur Außenluft aufweist.
Diese untere Öffnung
kann jedoch auch im unteren seitlichen. Bereich des Fackelhohlkörpers als
Schlitze oder Bohrungen verwirklicht sein.
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Der in 1 dargestellte
Fackelhohlkörper mit
einheitlichem Innen- und Außenquerschnitt
kann besonders einfach durch Extrusionsverfahren hergestellt werden.
Dabei wird eine Mischung von umweltfreundlich verbrennbarem Polymermaterial
in granularer Gestalt mit langsam brennbarem Pulver oder faserartigem
Zuschlagsstoff vermischt und über
eine Extruderdüse
in eine röhrenförmige Gestalt
gepreßt und
auf eine entsprechende Länge
abgelängt.
Dabei sind runde, ovale, rechteckige oder allgemein achssymmetrische
Querschnitte vorteilhaft. Beliebige Querschnittsformen sind jedoch
ebenfalls denkbar, um zum Beispiel besonders ästhetische Ausgestaltungen
zu verwirklichen.
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Die erfindungsgemäße Fackel brennt kontrolliert
und windstabil und raucht dabei nur sehr gering, da die Zuschlagsstoffe,
zum Beispiel Holzspäne oder
Holzstaub, durch die Einbettung in ein Polymermaterial geschützt und
insbesondere trockengehalten werden. Damit ist die erfindungsgemäße Fackel auch
problemlos mit Wasser zu löschen
und nach kurzzeitiger Trocknung auch wieder entzündbar und brennt dann mit ursprünglicher
Verbrennungsqualität weiter.
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Die hohe Verbrennungsqualität und Stabilität resultiert
aus dem erfindungsgemäßen Doppelbrand auf
der Innen- und Außenseite
des Fackelhohlkörpers
zur gleichen Zeit. Durch die untere Öffnung im Fackelhohlkörper wird
bei der Verbrennung durch einen Kamineffekt Luft nach oben gesogen
und tritt bei der oberen Öffnung
wieder aus. Dadurch findet eine gute Versorgung der inneren Verbrennungsfront
mit Sauerstoff statt. In einer besonders vorteilhaften Ausführung befindet
sich die Verbrennungsfront an der Außenseite der Fackel auf gleicher
Höhe mit
der Verbrennungsfront auf der Innenseite.
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Die Verbrennungsfronten auf der Innen-
und Außenseite
erstrecken sich durch das Material des Fackelhohlkörpers, stehen
somit in Verbindung und unterstützen
und bedingen einander. Oberhalb dieser gemeinsamen Verbrennungszone
können wulstartige
Aschereste zurückbleiben.
Diese können von
Zeit zu Zeit abgestoßen
werden, wenn sie das ästhetische
Gesamtbild der Fackel beeinträchtigen. Sie
behindern jedoch die Verbrennung nicht, vielmehr stellen sie einen
weiteren Schutz der für
die Stabilität
der Verbrennung besonders wichtigen inneren Flammenfront auf der
Innenseite des Fackelhohlkörpers
dar.
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Ist die Fackel in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
abgebrannt, so können
die Verbrennungsreste aus der Halterung 2 herausgenommen
und durch eine neue Fackel 1 ersetzt werden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in schematisch
stark vereinfachter Weise als Längsschnitt
in 2 dargestellt. Der
rotationssymmetrische Fackelkörper
weist dabei variierende Innen- und Außendurchmesser in axialer Richtung
auf. Die Wandstärke des
Fackelhohlkörpers
ist dabei so angepaßt,
daß in Abhängigkeit
von der Abbrandgeschwindigkeit des Materials des Fackelhohlkörpers die
Wandstärke
so gewählt
ist, daß ein
kontrolliertes Abbrennen in allen Bereichen der Fackel gewährleistet
wird. Dabei ist neben der Fackellänge und dem Volumen darunterliegender
Kaminbereiche insbesondere die zur Verfügung stehende innere Querschnittsfläche des
entsprechend zugeordneten Abschnitts des Fackelhohlkörpers ausschlaggebend.
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Das Verhältnis der Innen- zu Außendurchmesser
sowie die Wandstärke
und die Gesamtlänge des
Innenkamins sind für
die jeweils spezielle Ausführung
einer erfindungsgemäßen Fackel
anzupassen. Um ein möglichst
stabiles Abbrennen sicherzustellen, ist dabei darauf zu achten,
daß die
Geschwindigkeit der Verbrennung auf der Innenfläche in etwa genauso schnell
abläuft
wie der Abbrand auf der Außenseite
d.h. die Fackel brennt im wesentlichen zeitgleich auf der Innen-
und auf der Außenseite
des Hohlkörpers.
Die Verbindung zwischen Außen-
und Innenbrand durch das Wandmaterial hindurch soll deswegen auf
einen lokalen Bereich begrenzt sein. In einer besonders vorteilhaften
Ausführung
unter Verwendung transparenten Materials ist es jedoch möglich, eine
limitierte Ausdehnung dieser Brandfront zwischen Außen- und
Innenbereich zuzulassen, solange der Abbrand noch in kontrollierter
Art und Weise stattfinden kann.
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Das Entzünden einer erfindungsgemäßen Fackel
kann auch ohne Anzündhilfen
durchgeführt werden.
Zur Erleichterung des Anzündvorgangs kann
dabei der Endbereich der oberen Öffnung
des Fackelhohlkörpers,
an dem ein Anzünden
vorgenommen wird, eine ausgedünnte
Wandstärke
oder eine spitz zulaufende Kantenstruktur aufweisen. Außerdem kann
der Kantenbereich wellenförmig
oder in einer anderen Art und Weise ausgedünnt sein, so daß eine besonders
hohe Oberfläche
zur leichten Entflammung zur Verfügung gestellt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung befindet sich im Bereich der oberen Öffnung des
nicht entzündeten
Fackelhohlkörpers
ein leicht entzündliches
Material als Anzündhilfe.
Dieses Material kann durch Tauchen oder alternative Aufbringformen
flächig
mit dem Fackelhohlkörper
in diesem Bereich in Verbindung gebracht werden. Weitere Anzündhilfen
in Form leicht entflammbarer Materialien, die im Bereich der oberen Öffnung mit
dem Fackelhohlkörpermaterial
in Verbindung stehen, sind denkbar.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung ist in 3 gezeigt.
Dabei bestehen der zum Abbrennen vorgesehene Fackelhohlkörper und
die Halterung in Form eines Handgriffs oder als Ständer aus
einer Baueinheit. Aufgrund der hohen mechanischen Stabilität des Fackelmaterials
ist in dieser Ausgestaltung keine weitere Stützstruktur zur Befestigung
notwendig. Ist eine Fackel zum direkten Einstecken in das Erdreich
gedacht, so ist es besonders vorteilhaft, den unteren Bereich entsprechend auszugestalten,
etwa durch eine spitz zulaufende Form. In diesem Fall ist es notwendig,
die untere Öffnung
zur Belüftung
des Fackelhohlkörpers
seitlich anzubringen. Diese Lüftungsöffnungen
können
symmetrisch angeordnet sein. Sie dienen außerdem dazu, den Fackelabbrand
oberhalb des Handgrifs deutlich zu verlangsamen bzw. ganz zu stoppen.
Ein solcher Brandstopp kann auch durch das lokale Einführen von
Brandhemmern in diesem Bereich verbessert werden.
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Durch den starken und besonders lebhaften Doppelbrand
kann eine erfindungsgemäße Fackel als
Ersatz für
ein kleines Lagerfeuer dienen. Mehrere Fackeln können auch zu komplexen Hohlformen kombiniert
werden. Solche Fackelgebilde weisen dann eventuell mehrere obere
und untere Öffnungen im
Hohlkörper
auf und können
zergliedert sein. Dabei ist jedoch immer der Kamineffekt zur Näherung der inneren
Flamenfront beizubehalten.
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Durch den Zusatz von bei der Verbrennung freigesetzten
Geruchsstoffen kann der Geruchseindruck beim Abbrennen einer erfindungsgemäßen Fackel
beeinflußt
werden. Dabei sind unterschiedliche Parfümierungen möglich oder durch eine Tarierung von
Gerüchen
kann der Eigengeruch der Fackel überdeckt
oder neutralisiert werden. Ein Benutzer empfindet eine solche Fackel
dann als geruchsneutral.
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Durch das Hinzufügen von durch die Abbrennwärme flüchtigen
insektenabwehrenden Stoffen kann die Fackel zusätzlich zur Wirkung des Feuers
auch über
Geruchs- oder sonstige Zusatzstoffe insektenabwehrend wirken.