DE4101101C2 - Heizvorrichtung für feste Brennstoffe mit Zusatzluftzuführung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für feste Brenn­ stoffe, insbesondere Kachelofeneinsatz, mit einem Feuerraum, der unten durch einen Rost und oben durch eine mit einer Rauchabzugsöffnung versehene Deckenwandung abgeschlossen ist, wobei in der Rückwand mehrere Einlaßöffnungen für die Einführung von Zusatzluft angeordnet sind.

Bei derartigen Heizvorrichtungen, insbesondere bei Kachel­ ofeneinsätzen, die beispielsweise mit Braunkohle, Briketts oder Holz als festem Brennstoff beschickt werden, besteht das Problem, daß sich schon nach kurzer Zeit auf den Innen­ wandungen des Feuerraums, der in der Regel mit Schamottestei­ nen ausgekleidet ist, eine Rußschicht ablagert, die bei dem für derartige Heizvorrichtungen üblichen, über längere Zeit­ räume durchgeführten Teillastbetrieb noch zunimmt. Hinzu kommt noch, daß in der Anheizphase bei noch kaltem Feuerraum und auch noch bei kaltem Kamin sich ein erheblicher Rußnie­ derschlag im Kamin bildet. Ein weiterer Nachteil der bisher üblichen Heizvorrichtungen besteht darin, daß der Abbrand ungenügend ist, d. h. die Abgaswerte einer derartigen Heiz­ vorrichtung nicht mehr den heutigen Anforderungen entsprechen sondern die zulässigen Werte an CO und CO2 überschreiten. Durch die Einführung von Zusatzluft wurde versucht, den Aus­ brand zu verbessern. Die erzielbaren Werte entsprechen jedoch nicht den gesetzlichen Anforderungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine beson­ dere Gestaltung des Feuerraums die Heizleistung und den Aus­ brand zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß ohne nennenswerte Verkleinerung des Feuerraums, wie es für Heizeinrichrungen die mit Holz als festem Brennstoff beschickt werden sollen, wünschenswert ist, eine sehr viel bessere Rauchgasführung im Feurraum erzielt wird. Überraschend hat sich nun gezeigt, daß durch die erfindungsgemäße Ausbil­ dung ein gleichmäßiger Durchbrand des Brennstoffes über die gesamte Rostfläche erzielt wird und daß darüber hinaus wäh­ rend der Anheizphase sich zunächst der Ruß an der Feuerraum­ wandung und insbesondere an der Abdeckung niederschlägt, daß aber bei Erreichen der Betriebstemperatur, selbst bei Teillast, diese Rußablagerungen selbsttätig abbrennen. Be­ sonders vorteilhaft ist hierbei eine Abdeckung aus einem feuerwiderstandsfähigen Material mit Wärmespeicherfähigkeit, beispielsweise einem Schamottenmaterial. Die Abdeckung nimmt dann nicht nur in erheblichem Maße aus den aufsteigenden Rauchgasen Wärme auf, sondern strahlt auch nach Abschluß der Anheizphase in erheblichem Maße Wärme in den Feuerraum einerseits und gegen die Seitenwandungen ab, wobei zusätzlich noch eine Reflektionswirkung der vom Glutbett ausgehenden Wärmestrahlung eintritt, so daß sehr schnell die für den Rußabbrand erforderliche Zündtemperatur erreicht wird, zugleich jedoch auch die Randzonen des auf dem Rost liegenden Brennstoffs zusätzlich aufgeheizt werden, so daß auch hier nach kürzester Zeit ein vollständiger Abbrand stattfindet.

Wird nun in den Bereich unterhalb der Abdeckung zusätzlich über Öffnungen Frischluft eingeführt, so ergibt sich ein Ausbrand von in den Rauchgasen enthaltenen brennbaren Be­ standteilen noch innerhalb des Feuerraumes, da durch die Wärmestrahlung der Abdeckung die Zündbedingungen für diese Gase eingehalten werden. Dies hat nicht nur eine bessere Ausnutzung der in diesen gasförmigen Bestandteilen enthalte­ nen Wärmeenergie für die Heizleistung zur Folge, sondern auch eine Verminderung des Schadstoffanteils in den aus dem Feuerraum austretenden Abgasen. Dadurch, daß die Rückwand in diesem Bereich doppelwandig ausgebildet ist, wird die von außen zuströmende Frischluft im Zwischenraum aufgeheizt und tritt somit vorgewärmt in den Brennraum ein. Durch diese Vorwärmung wird der Abbrand der in den Abgasen unterhalb des Rauchgasabzuges noch vorhandenen brennbaren Anteile er­ heblich verbessert. Hierdurch können die Abgaswerte innerhalb der gesetzlich vorgeschriebenen niedrigen Werte gehalten werden. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß einerseits der Feuerraum nicht verkleinert wird, anderer­ seits die Außenabmessungen durch einen Luftvorwärmer nicht vergrößert werden, was für die Verwendung als Kachelofenein­ satz von Vorteil ist.

Die Ausgestaltung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 gewährleistet, daß bereits in der Anheizphase vorgewärmte Zusatzluft in den Feuerungsraum eingeführt wird.

Durch die Ausgestaltung entsprechend den Merkmalen des An­ spruchs 3 wird erreicht, daß innerhalb des Zwischenraumes die Luft eine gezielte Umlenkung erfährt. Hierbei sind zu­ mindest die Öffnungen der Rückwand mit Rohrstutzen versehen, so daß die eintretende Luft zunächst auf den dem Feuerrungs­ raum zugekehrten, heißen Wandbereich auftrifft und erst dann unter Umlenkung durch die Überleitungsöffnungen in den oberen Bereich des Feuerungsraumes eintreten kann.

Bei der Ausgestaltung entsprechend den Merkmalen des An­ spruchs 4 wird die Umlenkung und damit die Verweilzeit im Zwischenraum noch verbessert.

Entsprechend der Ausgestaltung nach den Merkmalen gemäß An­ spruch 5 wird erreicht, daß die Luft gezielt von den Austritts- bzw. Eintrittsöffnungen innerhalb des Zwischenraumes zunächst abgelenkt wird, so daß "Strömungskurzschlüsse" weitgehend vermieden sind.

Die Ausgestaltung entsprechend Anspruch 6 bietet den Vorteil, daß bereits vorhandene Heizvorrichtungen umgerüstet werden können. Hierzu ist es erforderlich, die vorhandene Feuerfest­ platte im oberen Bereich herauszunehmen und durch ein kachel­ förmiges Einsatzteil, beispielsweise aus Grauguß zu ersetzen.

Wenn auch eine derartige Ausgestaltung der Zuführung von Zusatzluft für Heizvorrichtungen beliebiger Bauart vorteil­ haft ist, werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform insbesondere dann erreicht, wenn der Feuerungs­ raum entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 ausgestaltet ist.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Vertikalschnitt eine Ausführungsform mit rechteckigem Rauchgasdurchtritt und Umlenk­ körper,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungs­ form ohne Abdeckung und ohne Umlenkkörper,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungs­ form mit einem Rauchgasdurchtritt in Form einer Vielzahl von Löchern.

Der in Fig. 1 dargestellte Kachelofeneinsatz 1 ist mit einer Frontplatte 2 versehen, die eine Beschickungstür 3, eine Feuerungstür 4 sowie eine Aschentür 5 trägt. Mit der Front­ platte 2 ist ein vorzugsweise aus Grauguß hergestellter Feuer­ raumkörper 6 verbunden, der auf seiner Außenseite mit hier nicht näher dargestellten, vertikal verlaufenden Rippen als Wärmeübertragungsflächen für die aufzuheizende Luft versehen ist. Die Luft wird in der für Kachelöfen mit Einsatz üblichen Weise am Feuerraumkörper 6 vorbeigeführt. Auf der Innenseite sind die senkrechten Wandungen des Feuerraumkörpers 6 mit Steinen oder Platten 7 aus einem feuerfesten Material, bei­ spielsweise Schamotte, abgedeckt. Der Feuerraumkörper 6 ist nach oben durch eine Deckenwandung 8 abgeschlossen, die mit einer Rauchabzugsöffnung 9 zum Anschluß an den Kamin versehen ist. Der so umschlossene Feuerraum 10 ist nach unten durch einen Rost 11 üblicher Bauart abgeschlossen unter dem sich der Aschenrum mit dem Aschenkasten 12 befindet. Im Feuerraum 10 mit geringem Abstand zur Deckenwandung 8 ist nun der Feuer­ raum 10 nach oben durch eine Abdeckung 13 abgeschlossen, die aus einem feuerwiderstandsfähigen Material, vorzugsweise aus Schamotteplatten besteht und in der unterhalb des Rauch­ gasabzugs ein Rauchgasdurchtritt 14 angeordnet ist. In den oberen Bereich des Feuerraums 10, vorzugsweise im Bereich der Rückwand, mündet eine Sekundärluftzuführungseinrichtung 16 ein, die hinsichtlich der Luftdurchtrittsmenge einstellbar ist.

Die Abdeckung 13 ist bei diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Teilplatten gebildet, die im Bereich des Rauchgasabzuges 9 mit Abstand zueinander angeordnet sind und einen rechtecki­ gen, sich über die ganze Breite des Feuerraumes 10 erstrecken­ den Spalt bilden. Mit Abstand unterhalb des Rauchgasdurchtritts 14 ist wiederum ein entsprechend plattenförmiger Umlenkkörper 15 angeordnet, der bei diesem Ausführungsbeispiel in entspre­ chenden Ausnehmungen der Feuerfestauskleidung der Seitenwände gehalten ist.

Die Sekundärluftzuführung 16 besteht aus einem kachelförmigen Einsatzteil 17, das etwa die gleiche Abmessung aufweist wie die Feuerfestplatte 7. In dem Einsatzteil 17 sind mehrere Überleitungsöffnungen 18 in einer Reihe nebeneinander angeord­ net, die beispielsweise einen Durchmesser von 8 mit aufweisen. Die Überleitungsöffnungen 18 werden durch jeweils einen Rohr­ stutzen 19 definiert, die in den vom Einsatzteil 17 und dem zugehörigen Rückwandbereich 6 begrenzten Zwischenraum 20 einmünden. Der Rohrstutzen 19 ist schräg von oben gegen die Rückwand verlaufend abgeschnitten, so daß die lange Kante einen Strömungsablenker bildet.

In dem entsprechenden Rückwandbereich 6 sind in gleicher Anzahl und in gleicher Abmessung Einlaßöffnungen 21 angeord­ net. Diese Einlaßöffnungen 21 sind versetzt zu den Überlei­ tungsöffnungen 18, vorzugsweise unterhalb der Überleitungs­ öffnungen 18 angeordnet. Auch die Einlaßöffnungen werden durch einen abgeschrägten Rohrstutzen definiert, wobei die Abschrägung gleichgerichtet zur Abschrägung der Rohrstutzen 19 ausgerichtet ist und somit die einströmende Luft nach unten gerichtet gegen den dem Feuerungsraum zugekehrten Wandteil gelenkt wird, dort unter Erhitzung umgelenkt und erst nach einer weiteren Umlenkung von oben in die Rohr­ stutzen der Überleitungsöffnungen 18 einströmen kann.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 1 wird die Abdeckung 13 durch drei Teilplatten 13', 13", 15 gebildet, wobei die Platte 15 unmittelbar unterhalb der Gasabzugsöffnung 9 und mit Abstand zu den beiden anderen benachbarten Platten 13' bzw. 13" angeordnet ist, so daß hier zwei schmale, schlitz­ förmige Rauchgasdurchtritte 14 gebildet werden. Da die Abdeckung 13 verhältnismäßig dick ist und nach der Anheiz­ phase vollständig aufgeheizt ist, werden die durch die schlitzförmigen Gasdurchtritte 14 tretenden Rauchgase ebenfalls aufgeheizt, so daß auch hier Rußablagerungen vollständig abbrennen. Die Schlitze können normal ausgebildet sein, da sie insgesamt einen ebenso großen Durchtrittsquerschnitt bilden wie der darüber angeordnete kreisförmige Rauchgasabzug 9.

Das kachelförmige Einsatzteil 17 stellt ein in sich geschlosse­ nes Bauteil dar, das mit seinem offenen Bereich unmittelbar gegen die Rückwand 6 eingesetzt wird.

Die Ausführungsform gem. Fig. 2 zeigt eine Heizvorrichtung konventioneller Bauart ohne obere Abdeckung, jedoch mit einer erfindungsgemäßen Ausführung für die Einleitung von vorge­ wärmter Zusatzluft. Sowohl bei der Ausführungsform gem. Fig. 1 als auch bei der Ausführungsform gem. Fig. 2 sind die den Feuerrungsraum 10 begrenzenden Seitenwandungen mit entsprechend dimensionierten Platten 7a aus einem Feuerfestmaterial, wie die Rückwand verkleidet, und zwar sowohl im unteren als auch im oberen Bereich.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 3 ist die Rückwand in gleicher Weise ausgebildet wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Hier ist lediglich die obere Abdeckung durch einen besonders gestalteten Einsatz 22 gebildet, der auf seiner dem Feuerraum zugekehrten Seite eine stufenförmige Oberfläche aufweist, von der aus eine Vielzahl nebeneinander­ liegender Kanäle 23 in Richtung auf den Rauchgasabzug 9 verlaufend angeordnet ist. Der Einsatz 22 liegt hierbei an der Vorderseite und an den Seitenwänden dicht an, während im Bereich der Hinterkante ein Rauchgasdurchtritt 24 in Form eines Rechteckspaltes verbleibt.

Auch bei dieser Ausführungsform wird über ein Einsatzteil 17 die erforderliche Zusatzluft eingeführt.

Die Einlaßöffnungen 21 können zumindest zum Teil in ihrem Querschnitt veränderbar ausgebildet sein, so daß die Zusatz­ luftmenge regulierbar ist.

Claims (8)

1. Heizvorrichtung für feste Brennstoffe, insbesondere Kachelofeneinsatz, mit einem Feuerraum, der unten durch einen Rost und oben durch eine mit einer Rauchabzugsöffnung versehenen Deckenwandung abgeschlossen ist, wobei mit Abstand unterhalb der Deckenwandung in der Rückwand mehrere Einlaß­ öffnungen für Zusatzluft angeordnet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rückwand (6) im Bereich der Einlaßöffnungen doppelwandig ausgebildet ist und daß die mit der Um­ gebung in Verbindung stehenden Einlaßöffnungen (21) in den Zwischenraum (20) des doppelwandigen Bereichs einmünden und daß der Zwischenraum (20) mit dem Feuerungsraum (10) seiner­ seits über versetzt hierzu in den dem Feuerungsraum (10) zugekehrten Wandungsteil angeordneten Überleitungsöffnungen (18) in Verbindung steht.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Feuerungsraum (10) zugekehrte Wandungsteil (17) aus einem gut wärmeleitenden, feuerbeständigen Material be­ steht.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest die Öffnungen (18; 21) eines Wand­ bereichs jeweils durch Rohrstutzen (19) gebildet werden, die in den Zwischenraum (20) hineinragen.

4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, die Rohrstutzen (19) des einen Wandbe­ reichs in ihrer Länge die Rohrstutzen (19) des anderen Wand­ bereichs überschneiden.

5. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstutzen (19) im Zwischenraum (20) jeweils mit Strömungsablenkern versehen sind, die die Strömung von den Rohrstutzen (19) des jeweils anderen Wandbe­ reichs ablenken.

6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Feuerungsraum (10) zugekehrte Wandbereich durch ein Einsatzteil gebildet wird, das anstelle der Feuerfestauskleidung im Feuerungsraum angeordnet ist.

7. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (21) in der Rückwand (6) wenigstens teilweise im Querschnitt veränderbar ausgebil­ det sind.

8. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand unterhalb der Deckenwandung die Rauchgasabzugsöffnung (9) zumindest teilweise überdeckend eine Abdeckung (13) aus einem feuerwiderstandsfähigen Materi­ al. insbesondere einem Feuerfestmaterial, angeordnet ist, die im wesentlichen parallel zur Rostfläche (10) ausgerichtet ist und die wenigstens einen Rauchgasdurchtritt (14) aufweist und daß ein Umlenkkörper (15) aus einem feuerwiderstandsfähigen Material, vorzugsweise einem Feuerfestmaterial, mit Abstand unterhalb des in der Abdeckung (13) angeordneten Rauchgas­ durchtritts (14) angeordnet ist.