DE4329425C2 - Brennkammer zur Holzverbrennung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkammer zur Holzverbrennung gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Mit Brennkammer ist hier gleichermaßen ein Einsatzgebilde eines Kaminofens, ein Ein­ satzgebilde eines Kamins und ein Einsatzgebilde eines Kachelofens gemeint. In diesen Einzelfeuerstätten wird, soweit es hier von Interesse ist, nur Holz verbrannt, das auf der Bodenwandung liegt. Durch den Gasauslaß entweicht Abgas, dessen Schadstoff durch geeignete Verbrennung im Kammerinneren minimiert sein soll. Zum Beispiel soll der CO-Gehalt des Abgases möglichst niedriger 0,2 Vol.% bei 13% Sauerstoff sein. Aus dem erhitzten Holz tritt Holzgas aus, das sich mit der Primärluft mischt, wobei eine Primärverbrennung erfolgt, die ein Verbrennungsgas ergibt, das in Richtung zum Gas­ auslaß strömt. Dieses Verbrennungsgas wird mit der Sekundärluft gemischt, wobei eine Sekundärverbrennung erfolgt, die das Abgas ergibt.

Bei einer bekannten (DE 37 31 974 A1) Brennkammer der eingangs genannten Art ist der Boden ein Rost und ist der Sekundärlufteinlaß in Glutbett-Höhe über dem Rost- Boden angeordnet. Der Sekundärlufteinlaß ist mit Mündungen versehen, die in den Seitenwandungen selbst angeordnet sind. Die durch den Sekundärlufteinlaß zutretende Luft soll gegen das Glutbett gerichtet werden, weshalb gegen die Ofenmitte einwärtsge­ richtete Leitflächen vorgesehen sind. In dem Brennkammer-Raum zwischen dem Se­ kundärlufteinlaß und dem Gasauslaß ist das Verbrennungsgas unbeeinflußt. Bei der be­ kannten (DE 37 31 974 A1) Brennkammer ist die Sekundärluft zwar gewärmt, wird je­ doch nicht mit dem Verbrennungsgas zwecks Nachverbrennung intensiv vermischt.

Es ist auch eine Brennkammer zur Holzverbrennung bekannt (DE 44 03 616 A1), bei der der Primärluftzutritt mit Abstand unterhalb des Bodens und der Sekundärluftzutritt mit Abstand oberhalb des Bodens angeordnet ist. Der Sekundärluftzutritt ist mit dem Sekundärlufteinlaß über einen kurzen Wandungskanal verbunden, der einen von oben nach unten verlaufenden Bereich aufweist, und der Sekundärlufteinlaß samt dessen Mündung ist als nur ein Kanal ausgebildet. Bei dieser bekannten Brennkammer ist die Sekundärverbrennung bzw. Nachverbrennung relativ schlecht und ist der Schadstoffge­ halt des Abgases relativ hoch. Die Sekundärluft gelangt relativ kühl zum Verbrennungs­ gas und senkt die Temperatur der Nachverbrennung. Die als einheitlicher Strom beim Verbrennungsgas ankommende Sekundärluft wird relativ schlecht mit dem Verbren­ nungsgas vermischt und ausgenutzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Brennkammer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der wärmere Sekundärluft zwecks besserer Nachverbrennung mit dem Verbrennungsgas intensiver vermischt wird als bisher. Die erfindungsgemäße Brenn­ kammer weist, diese Aufgabe lösend, die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs 1 auf.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkammer ist der Bewegungsverlauf von Luftzutritt zum Gasauslaß sowohl für die Primärluft als auch für die Sekundärluft von unten nach oben, d. h. ansteigend. Die Sekundärluft wird in dem langen Wandungskanal vorgewärmt und trifft aufgegliedert in Teilströme auf das Verbrennungsgas. Durch diese Aufgliederung wird die Vermischung mit dem Verbrennungsgas verbessert, was aber nur dann zu der erwünschten deutlichen bzw. erheblichen Verbesserung der Nachverbrennung führt, wenn die Sekundärluft-Teilströme von vorerhitzter Sekundärluft gebildet sind. Es er­ folgt eine Minimierung der Schadstoffe im Abgas unter dem weiter oben angegebenen Wert. Verbrennungsgasstrom und Sauerstoffstrom verlaufen in vertikaler Richtung.

In aller Regel sind der Primärlufteinlaß und der Sekundärlufteinlaß zwecks Luftregulie­ rung mittels eines Schiebers zwischen einer Schließstellung und einer Volloffenstellung verstellbar. Die beiden Einlässe sind dann gemeinsam angeordnet und über nur einen Schieber mittels nur eines Handgriffstückes betätigbar. Dies ergibt eine Mengendosie­ rung, die sehr einfach zu bedienen ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn Primärlufteinlaß an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwandungen vorgesehen ist. Dies verbessert die Versorgung des brennenden Holzgases mit Primärluft.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn Primärlufteinlaß mit nach oben gerichteter Mündung bei einer in die Kammerwandung eingelassenen Fensterscheibe vorgesehen ist und mit dem Primärluftzutritt über einen langen Wandungskanal verbun­ den ist. Diese Primärluft sorgt aufgrund Ihrer Strömung entlang der Scheibe für die Reinhaltung der Scheibe von Ablagerungen. Diese Primärluft nimmt von der erwärmten Scheibe die Wärme auf und führt sie damit in den Brennraum zurück, was zur Erhö­ hung der Brennraumtemperatur beiträgt. Durch höhere Brennraumtemperaturen werden die Schadstoffe im Abgas reduziert.

Da unterhalb des Gasauslasses von der Rückwandung die Zwischendeckewandung aus­ geht, die mit Abstand von der Vorderwandung endet, drängt das brennende Holzgas und das entstehende Verbrennungsgas hin zur Vorderwandung. Man kann dann durch eine in der Vorderwandung vorgesehene Fensterscheibe das Feuer verbessert sehen. Die Nachverbrennung erfolgt oberhalb der Zwischendeckewandung.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn der Primärlufteinlaß an der Seitenwandung nahe der Rückwandung angeordnet ist. Die hier eintretende Primärluft erhält von Anfang an eine zur Vorderwandung hin gerichtete Strömung, was die Flam­ menbildung nahe der Vorderwandung fördert.

Da die Mündungsteilkanäle entlang der Zwischendeckewandung verlaufen und an deren der Vorderwandung zugewendeten Stirnseite enden, ist die Erwärmung bzw. Erhitzung der Sekundärluft verbessert.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Abstand zwischen der Deckewandung und der Zwischendeckewandung bei deren freier Stirnseite verengt ist und sich in Richtung zur Rückwandung erweitert. Dieser sich erweiternde Nachver­ brennungsraum verbessert die Nachverbrennung. Die Verengung des Durchganges beim freien Ende der Zwischendeckewandung staut die Primärverbrennung ein wenig unter­ halb der Zwischendeckewandung.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn die Zwischendeckewandung von deren freier Stirnseite in Richtung zur Rückwand schräg abwärts geneigt ist. Dies ist eine baulich einfache Verwirklichung des verengten Durchganges und des sich er­ weiternden Nachverbrennungsraumes. Das Gas, das durch den verengten Durchgang einströmt, soll unterhalb des Gasauslasses auf die Rückwandung treffen und dadurch einen Wirbel bilden, bevor es durch den Gasauslaß entströmt. Diese Wirkungsweise der Zwischendeckewandung ist ganz ausgeprägt dann gegeben, wenn die Zwischendecke­ wandung schräg abwärts geneigt ist.

Die im vorhergehenden beschriebenen einzelnen Ausführungsmöglichkeiten sind in der Regel bei einem Einsatzgebilde eines Kaminofens oder einem Einsatzgebilde eines Ka­ mins vorgesehen. Im Nachfolgenden werden einzelne Ausführungsmöglichkeiten be­ schrieben, die in der Regel bei einem Einsatzgebilde eines Kachelofens vorgesehen sind.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es nämlich, wenn der Sekundärlufteinlaß aus den einander gegenüberliegenden Seitenwandungen in Richtung von der Vorderwan­ dung zur Rückwandung gegeneinander versetzt vorgesehen ist. Dieser Versatz führt zu einer ausgeprägten Wirbelbildung bei der Nachverbrennung.

Da der Sekundärlufteinlaß an einem an den vertikalen Wandungen rundum verlaufen­ den, in das Kammerinnere hinein vorspringenden Sims vorgesehen ist, stellt der Sims eine Verengung zwischen dem Raum der Primärverbrennung und dem Raum der Sekun­ därverbrennung dar.

Wenn der Sekundärluft-Wandungskanal einheitlich bis in die Höhe des Simses geführt ist und die Mündungsteilkanäle in dem Sims vorgesehen sind, ist eine vereinfachte Bau­ weise mit brauchbarer Wirkungsweise gegeben.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn der Gasauslaß in der Dec­ kewandung vorgesehen ist. Dies fördert die Wirbelbildung bei der Nachverbrennung.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zeigt,

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht mit Aufbrüchen einer ersten Brennkammer zur Holzverbrennung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht mit Aufbrüchen einer zweiten Brennkammer zur Holzverbrennung und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht mit Aufbrüchen einer dritten Brenn­ kammer zur Holzverbrennung.

Die Brennkammer gemäß Fig. 1 ist ein Einsatzgebilde für einen Kaminofen; die Brennkammer gemäß Fig. 2 ist ein Einsatzgebilde für einen Kamin; die Brennkammer gemäß Fig. 3 ist ein Einsatzgebilden für einen Kachelofen. Jede Brennkammer ist im wesentlich quaderförmig und ist aus Kammer­ wandungen zusammengesetzt, zu denen eine Vorderwandung 1, eine Rückwandung 2, zwei Seitenwandungen, 3, 4, eine Deckewandung 5 und eine Bodenwandung 6 gehören. Soweit nicht etwas anderes angegeben ist, sind die Wandungen von einem Einsatzmantel aus Stahl oder Guß ge­ bildet, der mit Kacheln, Schamotten oder sonstigen Baumaterialien ausge­ kleidet ist. Die Rückwandung 2 ist dadurch definiert, daß nahe bei dieser ein Gasauslaß 7 vorgesehen ist, der in ein Auslaßrohr 8 übergeht. Die Vorderwandung ist dadurch definiert, daß sie mit einer Tür 9 und mit einer Fensterscheibe 10 versehen ist, die in der Tür angeordnet ist. Die Boden­ wandung 6 ist dicht geschlossen und nicht von einem Gitter bzw. Rost gebildet. Auf der Bodenwandung 6 liegen Holzstücke 11, von denen Holz­ gas 12 ausströmt.

Es ist jeweils ein Primärluftzutritt 13 und ein Sekundärluftzutritt 14 sowohl dicht beieinander als auch unten nahe der Bodenwandung 6 vor­ gesehen. Der Primärluftzutritt 13 und der Sekundärluftzutritt 14 sind ge­ meinsam mittels eines Schiebers 15 regulierbar, an dem ein Handgriffs­ tück 16 zur Betätigung vorgesehen ist. Es tritt an Mündungen an der Innenseite von vertikalen Wandungen nahe der Bodenwandung 6 Primär­ luft 17 in im wesentlichen waagerechter Richtung ein, die dem Holzgas 12 zugeführt wird. Es entsteht ein Verbrennungsgas 18, das in Richtung zum Gasauslaß 7 strömt und dem Sekundärluft 19 zugeführt wird. Da­ nach bildet sich eine Gaswirbelung 20, wonach ein Abgas 21 durch den Gasauslaß 7 abströmt. Die Einzelmündungen, durch welche die Sekun­ därluft 19 in das Kammerinnere strömt, bilden einen Sekundärlufteinlaß 22, der mit dem Sekundärluftzutritt 14 durch mindestens einen langen Wandungskanal 23 verbunden ist, der einen Bereich 24 aufweist, der in einer vertikalen Wandung von unten nach oben verläuft. Dieser Wan­ dungskanal 23 ist zumindest nahe den in das Kammerinnere gerichteten Mündungen in mehrere Mündungsteilkanäle 25 zerlegt.

Für die Brennkammern gemäß Fig. 1 und 2, die Einsatzgebilde für einen Kaminofen und einen Kamin sind, ist jeweils eine schräg geneigte Zwi­ schendeckewandung 26 vorgesehen, welche an die Rückwandung 2 und die beiden Seitenwandungen 3, 4 anschließt, und deren freie Stirnseite 27 mit Abstand von der Vorderwandung 1 angeordnet ist. Die Mündungs­ teilkanäle 25 erstrecken sich durch die gesamte Zwischendeckewandung. Bei der Stirnseite 27 der Zwischendeckewandung 26 ist zwischen dieser und der Deckewandung 5 ein verengter Abstand 28 vorgesehen. Der Gas­ auslaß 7 ist an der Rückwandung 2 vorgesehen, die unterhalb des Gas­ auslasses einen Prall-bereich 29 für ausströmendes Gas bildet, der für das Entstehen der Gaswirbelung 20 wichtig ist. Die Nachverbrennung erfolgt also in einem von der Primärverbrennung abgetrennten Raum des Kamme­ rinneren. Die Mündungen für die Sekundärluft sind also an der Stirnseite 27 der Zwischendeckewandungen 26 vorgesehen. Die Mündungen für die waagerecht eintretende Primärluft sind an den Seitenwandungen 3, 4 vor­ gesehen. Es sind auch vertikal nach oben gerichtete Mündungen 30 am unteren Rand der Fensterscheibe 10 vorgesehen, durch welche Primärluft einströmt, die über lange Wandungskanäle 31 zugeführt wird.

Bei der Brennkammer gemäß Fig. 3, die für einen Kachelofen vorgesehen ist, ist oben ein rundum laufender, in das Kammerinnere vorspringender Sims 32 vorgesehen, wobei die Mündungsteilkanäle 25 der Sekundärluft in den Simsbereichen der beiden Seitenwandungen 3, 4 liegen. Die Mün­ dungsteilkanäle 25 der einen Seitenwandung 3 sind näher bei der Rück­ wand 2 angeordnet als die Mündungsteilkanäle der anderen Seitenwan­ dung 4. Der Gasauslaß 7 ist in der Deckewandung 5 angeordnet. Die Mündungen der waagerechten Primärluftzufuhr in das Kammerinnere sind an der Vorderwandung vorgesehen.

Claims (9)

1. Brennkammer zur Holzverbrennung,
die ein Kammerinneres aufweist, das von Kammerwandungen begrenzt ist, die an einer Vorderwandung eine Tür aufnehmen, bei einer Rückwandung oben einen Gasauslaß aufweisen und einen Primärlufteinlaß sowie einen Sekundärlufteinlaß aufweisen,
bei der der Sekundärlufteinlaß erhöht vorgesehen ist und eine derart angeordnete Mündung aufweist, daß ein daraus austreuender Sekundärluftstrom quer auf ei­ nen Verbrennungsgas-Strom trifft, der von einem Boden zum Gasauslaß gerich­ tet ist,
bei der an der Außenseite der Kammerwandung ein Primärluftzutritt und ein Se­ kundärluftzutritt vorgesehen sind, die beide unten nahe dem Boden angeordnet sind, und
bei der der Sekundärluftzutritt mit dem Sekundärlufteinlaß über einen langge­ streckten Wandungskanal verbunden ist, der einen von unten nach oben verlau­ fenden Bereich aufweist, und der Sekundärlufteinlaß samt dessen Mündung in mindestens drei Mündungsteilkanäle aufgegliedert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Boden eine dicht geschlossene Bodenwandung (6) ist und der Sekundär­ lufteinlaß (22) bei langgestrecktem Wandungskanal (23) oben, nahe der Höhe des Gasauslasses (7) vorgesehen ist, und
daß wahlweise

• a) die Mündungsteilkanäle (25) entlang einer Zwischendeckewandung (26) ver­ laufen und an deren der Vorderwandung zugewandten Stirnseite (27) enden, wobei die Zwischendeckewandung (26) von der Rückwandung (2) ausgeht und mit Abstand von der Vorderwandung (1) endet; oder
• b) die Mündungsteilkanäle (25) an einem an den vertikalen Wandungen rundum verlaufenden, in das Kammerinnere hinein vorspringenden Sims (32) vorgese­ hen sind.

2. Brennkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Primärlufteinlaß an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwandungen (3, 4) vorgesehen ist.

3. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Primärluft­ einlaß mit nach oben gerichteter Mündung (30) bei einer in die Kammerwandung eingelassenen Fensterscheibe (10) vorgesehen ist und mit dem Primärluftzutritt (13) über einen langen Wandungskanal (31) verbunden ist.

4. Brennkammer nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Pri­ märlufteinlaß an der Seitenwandung (3, 4) nahe der Rückwandung (2) angeordnet ist.

5. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Deckewandung (5) und der Zwischendeckewandung (26) bei deren freier Stirnseite (27) verengt ist und sich in Richtung zur Rück­ wandung (2) erweitert.

6. Brennkammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischen­ deckewandung (26) von deren freier Stirnseite (27) in Richtung zur Rückwand (2) schräg abwärts geneigt ist.

7. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärlufteinlaß (22) an den einander gegenüberliegenden Seitenwan­ dungen (3, 4) in Richtung von der Vorderwand (1) zur Rückwand (2) gegen­ einander versetzt vorgesehen ist.

8. Brennkammer nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasaus­ laß (7) in der Deckewandung (5) vorgesehen ist.

9. Brennkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärluftzutritt (13) und der Sekundärluftzutritt dicht beieinander sind und gemeinsam mittels eines Schiebers (15) regulierbar sind.