EP3279569B1 - Mobiler heizstrahler - Google Patents
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- EP3279569B1 EP3279569B1 EP17020332.7A EP17020332A EP3279569B1 EP 3279569 B1 EP3279569 B1 EP 3279569B1 EP 17020332 A EP17020332 A EP 17020332A EP 3279569 B1 EP3279569 B1 EP 3279569B1
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Classifications
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- F23B50/00—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone
- F23B50/12—Combustion apparatus in which the fuel is fed into or through the combustion zone by gravity, e.g. from a fuel storage situated above the combustion zone the fuel being fed to the combustion zone by free fall or by sliding along inclined surfaces, e.g. from a conveyor terminating above the fuel bed
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- F24C1/00—Stoves or ranges in which the fuel or energy supply is not restricted to solid fuel or to a type covered by a single one of the following groups F24C3/00 - F24C9/00; Stoves or ranges in which the type of fuel or energy supply is not specified
- F24C1/08—Stoves or ranges in which the fuel or energy supply is not restricted to solid fuel or to a type covered by a single one of the following groups F24C3/00 - F24C9/00; Stoves or ranges in which the type of fuel or energy supply is not specified solely adapted for radiation heating
Definitions
- the invention relates to a mobile radiant heater, with a combustion unit for burning solid fuel, a solid fuel storage, a transparent radiation unit for radiating combustion heat into the environment, a roof unit arranged on the radiation unit and a flue gas flue which is directed through the radiation unit, the radiation unit being one Glass tube and an opaque flame bundle tube arranged in the glass tube.
- radiant heaters For the heating of half-open tents or terraces in the catering and event area, radiant heaters are now known that heat with wood pellets.
- the wood pellets are burned on a burner plate of the radiant heater, and the flames resulting from the combustion blow upwards into the transparent radiation unit, so that the flames are visible from the outside.
- the radiation unit is a glass tube that heats up due to the flames blazing inside and radiates heat to the outside.
- the light generated by the flames and penetrating the glass leads to additional energy radiation.
- the heating effect is mainly based on the radiant heat of the flames that strikes the person or objects to be heated.
- the amount of heat radiation emitted depends on the extent to which the flames reach from below into the radiation unit. The higher the flames reach, the greater the heating output.
- a high reaching of the flames from the combustion unit into the radiation unit can be achieved if a strong fire is generated in the combustion unit by a strong combustion air supply, which is caused by the quantity of the supplied Air is torn far up in the radiation unit.
- the blasting unit comprises a glass tube within which the flames blow upwards, it may happen that the glass tube becomes too hot and softens or even melts in its lower region. This leads to the heater being destroyed.
- a radiant heater which has two radiating glass tubes as a radiation unit.
- the space between the glass tubes can be flushed with water, so that the glass tubes are cooled and the flames can still radiate their heat through the glasses and water.
- a radiant heater which has a flame guide in the interior of the glass tube with a plurality of cones arranged one above the other, which should keep the flames as central as possible and thus as far apart as possible from the glass tube in order to protect it sufficiently from excessive heating.
- From the EP 1 326 052 A2 is a stove or fireplace with a fireplace, in which a flame stretching device is arranged near the fireplace.
- the flame stretching device has a glass tube or a wire mesh and is at least partially surrounded by a sight glass.
- a radiant heater of the type mentioned in which the radiation unit has a base and a lower base, the flame bundle tube running through an opening in the base and comprising a lower collar with which it stands on the lower base, the Radially from the outside in the vicinity of the flame bundle tube, or the flame bundle tube comprises an upper collar with which it forms a positive connection with the roof unit, so that the flame bundle tube hangs on the roof unit.
- the most effective heating effect is achieved with a radiant heater if the flames are drawn from the combustion chamber as high as possible into the radiation unit, i.e. strong and as long as possible over the greatest possible length has, through which flames rising within the flame tube are visible from the radially outside.
- the invention is based on the consideration that the most effective heating effect is achieved with a radiant heater if the flames are drawn from the combustion chamber as high as possible into the radiation unit, that is to say that it is heated strongly and as uniformly as possible over a long length. If, in addition, the flames radiating in the visible spectral range reach as high as possible into the radiation unit, a pleasant optical effect of the firelight can be achieved in addition to the energy gain from the radiation.
- the radiation unit heats up in the lower area to between 600 ° C and 900 ° C, thus reaching the orange-glowing temperature range.
- the flames are bundled inside the radiation unit and can only reach an outer glass tube of the radiation unit to a limited extent, this can remain cooler than if the flames reach the glass tube unhindered.
- the flame bundle tube arranged in the glass tube allows the flames to be bundled inside the radiation unit so that the outer glass tube is protected.
- the high flame temperature remains essentially restricted to the flame bundle tube, which can glow orange, and the temperature of the glass tube remains relatively cool even in the lower region and the glass is stable.
- the flame bundle tube is opaque, for example at least predominantly made of metal and / or ceramic, so good heat radiation can be achieved through the flame bundle tube, since metal radiates more than glass.
- Opaque can be understood to mean an opacity above 90%, in particular above 99%, in which below 10% or below 1% the radiation of the visible spectrum passes unhindered through the material.
- the flame bundle tube heats up considerably, so that it glows itself, i.e. it radiates in the visible spectral range. This means that more radiant heat can be emitted than if the same flames were visible from the outside through a transparent tube. There is therefore the surprising effect that an opaque shielding of the rising flames leads to a higher heat radiation of the radiation unit.
- the flame bundle tube has openings through which flames rising within the flame bundle tube are visible from the radially outside.
- a moving firelight is created, which can contribute to a beautiful mood. This applies in particular to a flame bundle tube made of a wire mesh, in which the spaces between the wires as openings make the flames appear visible from the outside.
- the radiation unit does not have to, but is expediently oriented vertically upwards, so that a flue gas flue is directed vertically upwards through the radiation unit.
- the glass tube is transparent and expediently made of a ceramic glass or glass ceramic in order to maintain stability even at high temperatures and also to counteract breakage caused by thermal stresses.
- the term glass can be understood in this context for all transparent and temperature stable up to 800 ° C solid.
- an ash collecting container is arranged in the flue gas stream after the blasting unit, expediently on the blasting unit.
- the blasting unit can open upwards into the ash collecting container, in which the fly ash is separated from the flue gas.
- the solid fuel can be biomass. Biomass pellets, especially wood pellets, are particularly easy to convey. In order to achieve a continuous and energy-efficient combustion process, it is advantageous if the radiant heater has a conveying device for conveying solid fuel to the combustion unit. In this way, for example, a decreasing fuel level and thus changing combustion can be avoided.
- the delivery unit can range from the solid fuel storage to the combustion unit.
- a screw conveyor with a screw conveyor in a conveyor pipe is particularly suitable, in which the solid fuel can either be conveyed directly to the combustion unit by a rotation of the conveyor screw or can be conveyed to a location from which the fuel can fall into the combustion unit.
- the radiant heater is a mobile radiant heater that can be transported manually as a whole, so that it can be moved simply by rolling, carrying or moving without impairing its function. Such a transfer is expediently also possible during the regular operation of the radiant heater.
- the flame bundle tube is a metallic tube.
- the metal can be sheet metal or wire, for example. It can be sufficient Temperature resistance can be achieved with simultaneous simple and inexpensive manufacture of the flame bundle tube.
- the flame bundle tube is expediently a continuous tube with one or more tube elements surrounding an inner flame space.
- the element or these elements are expediently flat elements, the surface orientation of which is free of inclination to the adjacent and parallel surface of the glass tube. In the case of several elements, their surface orientations are expediently aligned with one another.
- the tube element or elements are advantageously at least predominantly oriented vertically, the glass tube and the tube element or elements of the flame bundle tube advantageously forming two coaxial tubes.
- the flame bundle tube advantageously extends within the glass tube at least over a lower quarter of the glass tube length. In this way, a lower area of the glass tube can be protected against overheating.
- the flame bundle tube expediently extends at least predominantly through the glass tube, in particular completely through the glass tube.
- the flame bundle tube is expediently a continuous tube, in particular a metal tube.
- the metal tube can be made from sheet metal or a wire arrangement, it extending in particular without interruption from the bottom up, possibly with the exception of openings, in particular circular openings in the otherwise continuous tube material.
- the flame bundle tube or its flat tube elements if there are several, is expediently self-supporting. It is advantageously already a pipe at its lower end or lower connection. In order to obtain the most uniform possible temperature distribution of the glass tube, it is advantageous if the flame bundle tube is arranged concentrically in the glass tube.
- the flame bundle tube is expediently spaced all around from the glass tube, expediently over its entire length. In this way, air insulation can be achieved between the very hot flame bundle tube and the glass tube to be kept cool.
- the area of the openings is expediently at least a quarter of the surface of the flame tube.
- a pleasant radiation output can be achieved even in an early operating stage when the flame bundle tube is still relatively cool overall.
- a ratio of openings to closed areas between 5% and 40%, in particular between 10% and 20%, is advantageous.
- the flame bundle tube advantageously comprises a perforated sheet metal tube with openings which are in particular arranged regularly with respect to one another. In this way, a uniform heat distribution in the environment can be achieved. It is also possible to increase the ratio of perforated area to sheet metal area upwards. This allows the glass tube to be protected in the lower area, whereas in the upper area the flames can give off their radiant heat directly to the outside.
- a flame guide reaching high through the flame bundle tube can be supported by a fan which pushes or pulls combustion air through the flame bundle tube.
- the strong air flow and the flames reaching as far up as possible mean that the ash formed in the combustion chamber is largely carried away with the flames and the air flow upwards. It flies from the bottom upwards through the radiation unit and can be collected in an ash collector at the upper end of the radiant heater. It cannot be avoided that part of the fly ash settles on the glass tube, so that it becomes increasingly blunt and less transparent over time. The energy radiation of the radiation unit by visible light from the flames is thereby reduced over time.
- the flame bundle tube can be a wire tube made of a plurality of wires arranged in parallel to one another, in particular stainless steel wires.
- the wires can form a wire mesh, a wire mesh, a wire mesh or another wire envelope shape, such as, for example, from wires which are only arranged parallel to one another and which can be tacked together.
- a wire structure heats up quickly due to the flames, takes on the flame color and thereby optically moves into the background, so that its glowing part is hardly visible from the outside.
- the wire is advantageously a stainless steel wire, in particular with a thickness of up to 0.8 mm, in particular less than 0.6 mm.
- an ash filter for example with a wire mesh.
- the mesh size of the ash filter is expediently adapted to the average size of the ash particles carried by the flame bundle tube and is in particular smaller than the average particle size, so that such particles do not fit through the mesh.
- a mesh size of 0.5 mm to 2 mm is advantageous. or be in contact with the flame bundle tube from the inside. A flue gas flow is braked relatively little in the interior of the flame bundle tube, so that the flames are largely prevented from being dampened.
- this intermediate space is closed at the bottom in such a way that flames rising from below can only enter the intermediate space from the inside to the outside through radial openings in the flame bundle tube.
- the intermediate space is expediently closed in such a way that rising smoke gases can only enter and / or exit through radial openings in the flame bundle tube.
- a parallel flow through the intermediate space from bottom to top is largely prevented as a result, since the flow resistance is relatively high when the openings of the flame bundle tube are passed twice, in particular.
- the flames strike as high as possible inside the flame bundle tube.
- the flame bundle tube has an inside diameter between 40 mm and To achieve a high heat radiation output, it is advantageous if the flames strike as high as possible inside the flame bundle tube.
- the flame bundle tube has an inner diameter between 40 mm and 90 mm, in particular between 50 mm and 75 mm. With such diameters, suitable heating capacities with good efficiency can be achieved for the catering sector.
- the glass tube can have an inner diameter between 80 mm and 200 mm, in particular between 110 mm and 150 mm.
- the inner diameter of the flame bundle tube is advantageously in the range between 0.4 times and 0.85 times the inner diameter of the glass tube, in particular between 0.4 times and 0.65 times, further in particular between 0.45 times and 0.5 times.
- the glass tube and in particular the flame bundle tube are expediently cylindrical, so that their diameter is uniform over the height of the radiation unit. Otherwise the average diameter can be used.
- a wire structure may have only low mechanical stability, especially in the glowing state.
- the stability can be maintained to a sufficient degree if the wire structure hangs within the glass tube, that is to say is held at its upper end. For this purpose, it can be clamped between two elements of the radiation unit and / or the roof unit.
- the wire mesh can be free at its lower end, similar to the sheet metal tube FIG 5 .
- the wire mesh is braced downwards, for example with one downwards hanging weight, such as a metal ring or two metal units, between which the lower end of the wire mesh is clamped.
- the stability can be achieved by a plurality of wires, the diameter of which is larger than that of the neighboring wires, so that these form a type of stand on which the thinner wires hang.
- Adequate stability combined with a low weight and high radiation performance can be achieved if the glass tube of the radiation unit has a glass thickness between 8 mm and 16 mm.
- the temperatures within the radiation unit change significantly. It is therefore advantageous if the flame bundle tube is fastened within the radiation unit in such a way that thermal expansion is readily possible.
- the flame bundle tube is at the bottom and can still freely expand at the top or is suspended in a supporting unit in its upper end and is at least axially freely movable at least axially at the bottom.
- a thermal linear expansion can take place without any problems, without the radiation unit being subjected to thermal stresses.
- the supporting unit is advantageously a roof unit, in particular an ash collecting container.
- a sufficient radial degree of freedom for temperature expansion can be achieved if the flame bundle tube has spacers in its uppermost or lowermost third, depending on the suspension, which spaced it from the glass tube, purpose-made flame bundle tube the glass tube around the flame bundle tube can be dispensed with, so that the flame bundle tube is the outer tube, in particular the only tube of the radiation unit that carries flue gas. This is possible, in particular, when the flame bundle tube is made from a wire mesh, since here the escape of flue gas from the wire structure can be kept low.
- the invention also relates to a method for operating a radiant heater according to the invention, in which solid fuel is burned in a combustion unit of a radiant heater and combustion heat is emitted into the surroundings of the radiant heater with a radiation unit, combustion gases resulting from the combustion through the opaque flame tube inside a glass tube of the radiation unit be performed.
- flue gases resulting from the combustion are passed through a flame bundle tube within a glass tube of the radiation unit, in particular an opaque flame bundle tube, such as a metallic flame bundle tube.
- the flame bundle tube should glow over a long distance, expediently orange in the lower area and red in the middle area, the lower area being up to 20% of the length and the middle area being 20% to 70% of the length of the Flame bundle tube extends and the color red also includes dark red tones visible to the eye.
- the combustion of the fuel gases should as far as possible not in one Combustion chamber of the combustion unit instead take place in the flame bundle tube.
- wood gasification should occur when burning wood, for example wood pellets take place so that at least a large part of the wood gases only ignite in the flame bundle tube.
- the combustion be supplied with fresh air by means of a blower, which is blown as primary air into the primary flame zone and as secondary air via the primary flame zone into a combustion chamber, and the ratio of secondary air to primary air is at least 1.5 . Due to the relatively low blowing rate of primary air, a large part of the wood gases leaves the primary flame zone unburned and can thus reach a secondary flame zone into which the secondary air is blown.
- the secondary flame zone is expediently located in the lower region of the flame bundle tube, so that the combustion takes place there. Accordingly, it is advantageous if the secondary air is blown in directly at the lower end of the flame bundle tube, where a distance of at most one diameter of the flame bundle tube can be understood, in particular a maximum of half the diameter of the flame bundle tube.
- this relation does not include the volume A x l of the flame bundle tube linearly, but with the root of the cross-sectional area A of the flame bundle tube.
- the larger this cross-sectional area the slower the average velocity of the combustion gases through the flame bundle tube if the same, good heat radiation from the flame bundle tube is to be achieved.
- the fuel supply should be adapted to the volume flow of the fresh air supply so that the combustion is as complete and hot as possible.
- the radiant heater suitable for the catering sector, for example for heating tables in a garden
- fresh air is supplied with a blower in such a way that the combustion gases from the combustion occur at a medium speed of at least 1.4 m / s through the flame bundle tube.
- the flame bundle tube is made to glow extensively and good radiation heat is achieved.
- FIG. 1 shows a radiant heater 2 with a supporting structure 4 and a radiation unit 6 arranged thereon.
- the radiation unit 6 is surrounded by a protection unit 8 in order to counteract combustion by touching the radiation unit 6.
- a roof unit 10 is arranged on the radiation unit 6, which in the exemplary embodiment shown is an ash collecting container.
- the roof unit has outlet openings 12 for discharging the flue gases into the environment.
- the radiant heater 2 is a mobile radiant heater with a height of between 2.0 m and 2.5 m, which includes wheels 14 for easy movement, for example on a terrace or a meadow, below the supporting structure 4 or as part thereof.
- the protection unit 8 is shown as a transparent unit through which the radiation unit 6 is visible.
- the protective unit 8 can be a grid, for example a wire mesh, a perforated plate with a sufficient number or sufficiently large openings or another protective unit which is as metallic as possible, through which the thermal energy radiated radially outwards by the radiation unit 6 can easily pass.
- the protection unit 8 should heat up as little as possible in order not to represent a source of danger when touched.
- FIG 2 shows the mobile radiant heater 2 in a cross section from above, and FIG 3 shows it in a longitudinal section from the side.
- the position of the respective other cross-section is indicated in both figures by the dash-dotted line.
- the load-bearing structure 4 and a solid fuel storage 16 arranged in it can be seen in both figures.
- solid fuel such as biomass pellets, in particular wood pellets
- a conveyor device 20 with a screw conveyor 22 projects into the solid fuel storage unit 16 from above.
- a tube around the screw conveyor 22 is open at the bottom, so that the pellets located in the solid fuel store 16 can press into the screw conveyor 22 from below.
- the pellets are conveyed upwards until they reach an opening 24 through which they fall obliquely downwards into a combustion unit 26. They fall onto a burner plate 28 in a combustion chamber 30, where they burn.
- the hot combustion gases 32 formed from the combustion flow through an upper opening 34 of the combustion unit 26 into the radiation unit 6, as by the two dashed arrows in FIG FIG 3 is shown.
- the combustion gases 32 flow through the roof unit 10 and leave it through the outlet openings 12 into the environment.
- the combustion unit 26 can be removed particularly easily from a housing 38 which partially radially surrounds the combustion unit 26.
- FIG 3 The combustion unit 26 is shown in two versions. On the right, it is fastened within the housing 38 in the radiant heater 2. It is removed on the left and turned upside down so that the ash collected in it can be poured into an ash container 40, for example a metal bucket.
- the combustion unit 26 contains a handle 42 by which it can be easily removed from the housing 38.
- the ash falls out through the upper opening 34 into the ash container 40.
- the ash can also fall out through a filler neck 44. If the ashes have collected in a space 46 between a burner housing 48 and the inner housing of a burner 50 because they came in through primary air openings 52 or secondary air openings 54 during operation, the ashes can escape from the space 46 through lower openings 56.
- the firing unit 26 is fastened to a burner mounting 58, of which the firing unit 26 can easily be seen in FIG FIG 2 can be subtracted by an arrow 60.
- the burner suspension 58 comprises two bolts 62, onto each of which a sleeve 64 is pushed.
- the radiation unit 6 is constructed with two shells.
- a flame bundle tube 68 Arranged in an outer wall, which is formed by a glass tube 66, is a flame bundle tube 68, which is a metallic tube, for example made of a perforated plate with a multiplicity of openings 70.
- Such breakthroughs are, for example, in FIG 4 shown.
- the openings in the flame tube 68 can be blocked with a wire mesh. This is in FIG 8 shown.
- the solid fuel storage 16 is filled with solid fuel, for example wood pellets, and the fuel is conveyed into the combustion unit 26 by the conveying device 20 until a desired fill level is reached.
- the combustion unit 26 can be partially filled with fuel manually. The fuel is then lit with a fireplace lighter.
- a blower 76 is controlled by a control unit 74, which blows fresh air or combustion air into an overpressure chamber 78 via an air supply.
- the overpressure chamber 78 is arranged directly on the combustion unit 26 and has two openings which merge directly into the openings 56 of the combustion unit 26, so that combustion air is blown into the combustion unit 26 or its space 46.
- the space 46 extends radially around the burner 50, so that there is an overpressure in this space 46 relative to the surroundings.
- the combustion air presses out of the intermediate space 46 through the primary air openings 52 below and the secondary air openings 54 further up in the inner housing of the burner 50 into its interior or combustion chamber 30, where it fuses the combustion.
- the combustion is controlled by controlling the combustion air and the fuel supply into the combustion chamber 30 in such a way that its flames reach far up through the radiation unit 6 are enough.
- This causes such a train through the combustion chamber 30 that the ashes resulting from the combustion are mostly torn as fly ash upwards and through the radiation unit 6. It takes the path drawn by the two dashed arrows through the radiation unit 6 and into the roof unit 10.
- the hot flue gas in the roof unit 10 or in the ash collecting container is deflected into a curved path by a deflection unit such that the fly ash is separated downward .
- the flue gas cleaned in this way emerges through the outlet openings 12 and is oriented laterally and obliquely downward from the ash collecting chamber into the environment.
- the setting of the volume flow of the secondary air to the primary air is achieved by the number and size of the primary air openings 52 and the secondary air openings 54.
- twice as much secondary air is blown in as primary air.
- the combustion is divided into two zones, a primary combustion zone in the region of the combustion chamber 30 and a secondary combustion zone above the secondary air openings 54, which is largely in the flame bundle tube 68.
- wood gasification takes place in the combustion chamber 30, a large part of the wood gases igniting and burning only within the flame bundle tube 68.
- the flames strike far high in the flame bundle tube 68, which thereby glows orange in a lower region up to approx. 25% of its length and glows at least red in a central region up to approx.
- air is also blown into the conveying device 20, which for this purpose has an opening in the area of the pressure chamber 78, into which the air flows and flows into the combustion chamber 30 via the filler neck 44.
- This influx prevents backburning through the filler neck 44 from the combustion chamber 30 into the conveying device 20.
- the air flow previously referred to as the secondary air flow can be referred to as the tertiary air flow, the relationships to the primary air flow being understood without the conveying device air flow or secondary air flow.
- FIG 4 shows the upper end of the radiation unit 6 under the roof unit 10.
- the upper end of the glass tube 66 and the flame bundle tube 68 can be seen.
- the roof unit 10 has a downwardly projecting radial support 80, within which the upper end of the glass tube 66 is arranged.
- the glass tube 66 is in this case spaced from a floor 82 of the roof unit 10 by several millimeters, so that it can "grow” when it is thermally heated up, without hitting the floor 82. As a result, thermal stresses in the glass tube 66 can be kept low.
- the roof unit can be attached to the protective unit 8 in such a way that it can move upwards and can "grow” with an expansion of the glass tube 66.
- FIG 5 shows the radiation unit 6 at its lower end.
- the approx. 5 mm thick glass tube 66 stands down on a floor 84 of the radiation unit 6 freely. Radially, it is surrounded by a support 86 which, like the support 80, holds it radially in position at the top. However, with both supports 80, 86 there is a distance of several millimeters around the inner glass tube 66 in order to enable its thermal expansion.
- the flame bundle tube 68 is arranged within the glass tube 66.
- the flame bundle tube 68 extends completely through the glass tube 66 in its axial length.
- the flame bundle tube 68 is radially widened at its upper end and includes, for example, a collar 88. With this radial widening, the flame bundle tube 68 forms a positive connection with the roof unit 10, for example the bottom 82 of the roof unit 10, as in FIG FIG 4 is shown.
- the collar 88 lies radially around the flame bundle tube 68 on the floor 82, so that the flame bundle tube hangs downward on the floor 82 or another element, generally on the roof unit 10.
- the lower end of the flame bundle tube 68 is in the axial direction, as in FIG FIG 5 is shown, freely movable. It is free through an opening of the bottom 84 of the radiation unit 6 downwards, so that it can expand thermally freely downwards.
- the glass tube 66 can freely expand upwards and the flame bundle tube 68 downwards.
- the lower end of the flame bundle tube 68 - like in particular the upper end - is spaced a few millimeters from the bottom 84, 82, so that thermal expansion is also possible in this radial direction without mechanical stresses being built up.
- the flame bundle tube 68 is at the bottom with a lower collar 89, and the flame tube 68 is axially expandable in this respect.
- the radial mounting of the flame bundle tube 68 is analogous to the previous exemplary embodiment, although it is alternatively possible for the flame bundle tube 68 to have metallic shapes or noses in its upper region which support it radially on the glass tube 66 instead of or in addition to the base 82 of the roof unit 10 .
- the inner diameter of the flame bundle tube 68 is less than half the inner diameter of the glass tube 66, so that a relatively large space 72 is formed between the glass tube 66 and the flame bundle tube 68.
- Suitable sizes are 60 mm inner diameter of the flame bundle tube 68 and 130 mm inner diameter of the glass tube 66 with a sheet thickness of 1 mm and a glass thickness of 5 mm.
- the flame bundle tube 68 has a multiplicity of openings 70, through which the interior of the flame bundle tube 68 receives an air connection with the intermediate space 72.
- the area of the openings 70 accounts for approximately 25% of the surface of the flame bundle tube 68.
- the flame bundle tube 68 is made from a perforated plate which has a multiplicity of openings 70 which are in particular arranged regularly with respect to one another. An irregular arrangement and / or irregularly large openings 70 are also possible.
- the flame region of the fire is bundled through the flame bundle tube 68 onto the inside of the radiation unit 6, so that the flames thereby strike higher in the radiation unit than without the flame bundle tube 68.
- the flames heat up the flame bundle tube 68, so that it has an increasing temperature from top to bottom and lights up to glowing orange in the lower region. This supports the optics of the flames and the glowing area of the flame bundle tube 68 optically fades into the background.
- the flue gas 32 flows through the flame bundle tube 68 and, during regular operation of the radiant heater 2, still has a temperature of more than 500 ° C. at its upper end. As a result, the radiation unit 6 also radiates strongly thermally in its upper region. On its way through the flame bundle tube 68, the flue gas 32 cools down from a temperature above 1000 ° C. at the lower end of the flame bundle tube 68 to, for example, an average temperature between 500 ° C. and 700 ° C. at its upper end. The lost energy is radiated into the environment as heat.
- the bottom 84 protrudes radially from the outside into the vicinity of the flame bundle tube 68 and thus largely closes the entrance to the intermediate space 72 from below.
- the flames emerging from the opening 34 are largely forced to strike the interior of the flame bundle tube 68.
- this closure is even tighter.
- the flame bundle tube 68 stands up at the bottom and closes the space 72 at the bottom twice: through the base 84 and the lower base, on which the lower collar 89 stands.
- the intermediate space 72 is largely closed at the top.
- a bottom 82 of the roof unit 10 forms a closure 92, which largely closes the space 72 upwards.
- This closing is limited by the play between the glass tube 66 and the attic 82.
- Combustion gases can get through the openings 70 of the flame bundle tube 68 into the intermediate space 72.
- this is associated with a high flow resistance, so that the proportion of the combustion gases flowing through the openings 70 is relatively small.
- FIG 8 shows an embodiment in which the space 72 and the glass tube 66 are further protected from fly ash.
- Flame bundle tube 68 shown the openings 70 are covered by a wire mesh tube 94.
- the wire mesh tube 94 is placed from the outside around the cylindrical part of the flame bundle tube 68. It comprises a wire mesh - no distinction is made in the following between fabric and mesh - with a mesh size that is smaller than the average diameter of the ash particles passing through the flame bundle tube 68.
- the flames remain visible from the outside, and the flue gas 32 can also be limited Pass the flame bundle tube 68 circumferentially into the intermediate space 72.
- the wire mesh acts as an ash filter, which retains the fly ash in the interior of the flame bundle tube 68.
- the wire mesh tube 94 is wrapped around the outside of the flame bundle tube 68 in order to brake the flue gas flow along the inner wall of the flame bundle tube 68 as little as possible. If it is created on the inside, the look of the flame bundle tube 68 is more beautiful. On the outside, the wire mesh tube 94 extends over more than 90% of the length of the flame bundle tube 68. It covers all the openings 70 in the flame bundle tube 68.
- FIG. 9 shows an alternative flame bundle tube 68a, which is formed by a wire mesh.
- the wire mesh is woven from a stainless steel wire with a thickness of about 0.5 mm, so that it quickly heats up due to the flames and takes on the flame color. As a result, it optically takes a back seat so that its glowing part is hardly visible from the outside.
- the wire mesh is clamped at its upper end between a ring 98 and the bottom 82 of the roof unit 10, which are screwed together, for example. At its lower end, the wire mesh swings freely within the support 86. It is clamped at its lower end between two short tubular cylinders which are fitted into one another and hold the wire mesh in a radial space between them. A cylinder is thus attached to the outside of the flame bundle tube 68a and a cylinder inside. The two weight elements are welded to one another and to the wire mesh and are freely suspended within the support 86.
- the flame bundle tube 68a may include stiffening wires 96 have greater thickness, for example 2 mm, which are attached to the wire mesh, for example woven or welded. They are also expediently clamped in at the top and bottom with the wire mesh.
- the wire mesh stands up and is held up by the stiffening wires 96. Radial deformation can be counteracted by one or more rings which are connected to the wire mesh in particular at the top, but expediently also in the central region of the flame bundle tube 68a.
- wire mesh When wire is used essentially alone to form the flame bundle tube 68a, a wire mesh, wire mesh or other wire formation can be used, generally referred to as wire structures. Thus, only vertical wires can form the flame bundle tube 68a, which are held together with rings, for example.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen mobilen Heizstrahler, mit einer Brenneinheit zum Verbrennen von Festbrennstoff, einem Festbrennstoffspeicher, einer durchsichtigen Abstrahleinheit zum Abstrahlen von Verbrennungswärme in die Umgebung, einer auf der Abstrahleinheit angeordneten Dacheinheit und einem Rauchgaszug, der durch die Abstrahleinheit gerichtet ist, wobei die Abstrahleinheit ein Glasrohr und ein im Glasrohr angeordnetes opakes Flammenbündelrohr aufweist.
- Zum Heizen von halboffenen Zelten oder Terrassen im Gastronomie- und Eventbereich sind neuerdings Heizstrahler bekannt, die mit Holzpellets heizen. Die Holzpellets werden auf einem Brennteller des Heizstrahlers verbrannt, und die durch die Verbrennung entstehenden Flammen schlagen nach oben in die durchsichtige Abstrahleinheit, sodass die Flammen von außen sichtbar sind. Die Abstrahleinheit ist ein Glasrohr, das sich durch die in ihrem Inneren lodernden Flammen erhitzt und Wärme nach außen abstrahlt. Das von den Flammen erzeugte und das Glas durchdringende Licht führt zu einer zusätzlichen Energieabstrahlung. Die Heizwirkung basiert hierbei hauptsächlich auf Strahlungswärme der Flammen, die auf den zu beheizenden Personen oder Gegenständen auftrifft.
- Bei den bekannten Heizstrahlern ist die Menge der abgegebenen Wärmestrahlung abhängig von dem Maß, wie weit die Flammen von unten in die Abstrahleinheit heraufreichen. Je höher die Flammen heraufreichen, desto größer ist die Heizleistung. Ein hohes Hinaufreichen der Flammen aus der Brenneinheit in die Abstrahleinheit hinein kann erreicht werden, wenn durch eine starke Verbrennungsluftzuführung ein starkes Feuer in der Brenneinheit erzeugt wird, das durch die Menge der zugeführten Luft weit nach oben in der Abstrahleinheit gerissen wird. Umfasst die Abstrahleinheit jedoch ein Glasrohr, innerhalb dessen die Flammen nach oben schlagen, kann es vorkommen, dass das Glasrohr zu heiß wird und in seinem unteren Bereich erweicht oder sogar schmilzt. Dies führt zu einer Zerstörung des Heizstrahlers.
- Zur Lösung dieses Problems ist aus der
US 7,175,424 B2 ein Heizstrahler bekannt, der als Abstrahleinheit zwei ineinanderliegende Glasrohre aufweist. Der Zwischenraum zwischen den Glasrohren kann mit Wasser durchspült werden, sodass die Glasrohre gekühlt werden und die Flammen dennoch durch die Gläser und das Wasser ihre Strahlungswärme nach außen abgeben können. - Aus der
DE 202011001786 U1 ist ein Heizstrahler bekannt, der im Innern des Glasrohrs eine Flammführung mit einer Mehrzahl von übereinander angeordneten Konussen aufweist, die die Flammen möglichst zentrisch und damit möglichst beabstandet vom Glasrohr halten sollen, um dieses ausreichend vor zu großer Erhitzung zu schützen. - In der
DE 102010007478 A1 ist ein Heizstrahler beschrieben, der als Abstrahleinheit zwei ineinanderliegende Rohre aufweist. In den Zwischenraum zwischen den Rohren wird Umgebungsluft geführt, die erwärmt und als Warmluft zur Heizung in die Umgebung geführt wird. - Aus der
EP 1 326 052 A2 ist ein Ofen oder Kamin mit einer Feuerstelle, bei welchem in der Nähe der Feuerstelle eine Flammstreckeinrichtung angeordnet ist. Die Flammstreckeinrichtung weist ein Glasrohr oder ein Drahtgeflecht auf und ist zumindest teilweise von einem Schauglas umgeben. - Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Heizstrahler mit einer Brenneinheit zum Verbrennen von Festbrennstoff weiter zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird durch einen Heizstrahler der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Abstrahleinheit einen Boden und einen unteren Boden aufweist, wobei das Flammenbündelrohr durch eine Öffnung des Bodens verläuft und einen unteren Kragen umfasst, mit dem es auf dem unteren Boden aufsteht, wobei der Boden von radial außen in die Nähe des Flammenbündelrohrs ragt, oder das Flammenbündelrohr einen oberen Kragen umfasst, mit dem es einen Formschluss mit der Dacheinheit bildet, so dass das Flammenbündelrohr an der Dacheinheit hängt.
- Die effektivste Heizwirkung wird bei einem Heizstrahler erzielt, wenn die Flammen aus dem Brennraum möglichst weit hoch in die Abstrahl-einheit hineingezogen werden, diese also über eine möglichst große Länge stark und möglichst aufweist, durch die innerhalb des Flammbündelrohrs aufsteigende Flammen von radial außen sichtbar sind.
- Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass die effektivste Heizwirkung bei einem Heizstrahler erzielt wird, wenn die Flammen aus dem Brennraum möglichst weit hoch in die Abstrahleinheit hineingezogen werden, diese also über eine möglichst große Länge stark und möglichst gleichmäßig aufgeheizt wird. Reichen zudem die im sichtbaren Spektralbereich abstrahlenden Flammen möglichst hoch in die Abstrahleinheit, so kann zusätzlich zu einem Energiegewinn der Abstrahlung auch ein angenehmer optischer Effekt des Feuerscheins bewirkt werden. Die Abstrahleinheit heizt sich hierbei insbesondere im unteren Bereich auf zwischen 600°C und 900°C auf, erreicht also den orangeglühenden Temperaturbereich.
- Wenn jedoch die Flammen im Inneren der Abstrahleinheit gebündelt werden und nur im beschränkten Umfang ein äußeres Glasrohr der Abstrahleinheit erreichen können, so kann dieses kühler bleiben, als wenn die Flammen ungehindert das Glasrohr erreichen. Durch das im Glasrohr angeordnete Flammbündelrohr können die Flammen im Innern der Abstrahleinheit gebündelt werden, sodass das außenliegende Glasrohr geschützt ist. Die hohe Flammtemperatur bleibt im Wesentlichen auf das Flammbündelrohr beschränkt, das orange glühen kann, und die Temperatur des Glasrohrs bleibt auch im unteren Bereich relativ kühl und das Glas stabil.
- Erfindungsgemäß ist das Flammbündelrohr opak, beispielsweise zumindest überwiegend aus Metall und/oder Keramik, so kann durch das Flammbündelrohr eine gute Wärmeabstrahlung erreicht werden, da Metall stärker strahlt als Glas. Als opak kann eine Opazität oberhalb von 90% verstanden werden, insbesondere über 99%, bei der unter 10% beziehungsweise unter 1% der Strahlung des sichtbaren Spektrums ungehindert durch das Material tritt.
- Durch die hohe Strahlungsabsorption heizt sich das Flammbündelrohr stark auf, sodass es selbst glüht, also im sichtbaren Spektralbereich strahlt. Hierdurch kann mehr Strahlungswärme abgegeben werden, als wenn die gleichen Flammen durch ein transparentes Rohr von außen sichtbar wären. Es tritt mithin der überraschende Effekt ein, dass eine opake Abschirmung der aufsteigenden Flammen zu einer höheren Wärmeabstrahlung der Abstrahleinheit führt.
- Da jedoch eine flackernde Optik des Heizstrahlers in seinem Betrieb angenehm ist, weist das Flammbündelrohr Durchbrüche auf, durch die innerhalb des Flammbündelrohrs aufsteigende Flammen von radial außen sichtbar sind. Es entsteht ein bewegter Feuerschein, der zu einer schönen Stimmung beitragen kann. Dies gilt insbesondere für ein Flammbündelrohr aus einem Drahtgitter, bei dem die Zwischenräume zwischen den Drähten als Durchbrüche die Flammen von außen sichtbar erscheinen lassen.
- Die Abstrahleinheit muss nicht, ist jedoch zweckmäßigerweise senkrecht nach oben ausgerichtet, sodass ein Rauchgaszug senkrecht nach oben durch die Abstrahleinheit gerichtet ist. Das Glasrohr ist durchsichtig und zweckmäßigerweise aus einem keramischen Glas bzw. Glaskeramik gefertigt, um eine Stabilität auch bei hohen Temperaturen zu erhalten und zudem um einem Bruch durch Temperaturspannungen entgegenzuwirken. Der Begriff Glas kann in diesem Zusammenhang für alle durchsichtigen und bis 800°C temperaturstabilen Festkörper verstanden werden.
- Zum Abscheiden von Asche aus einem Rauchgasstrom ist es zweckmäßig, wenn im Rauchgasstrom nach der Abstrahleinheit ein Aschesammelbehälter angeordnet ist, zweckmäßigerweise auf der Abstrahleinheit. Die Abstrahleinheit kann nach oben hin in den Aschesammelbehälter münden, in dem die Flugasche aus dem Rauchgas ausgeschieden wird.
- Der Festbrennstoff kann Biomasse sein. Besonders einfach förderbar sind Biomassepellets, insbesondere Holzpellets. Um einen kontinuierlichen und energieeffizienten Verbrennungsprozess zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Heizstrahler eine Fördereinrichtung zum Fördern von Festbrennstoff zur Brenneinheit aufweist. Hierdurch kann ein beispielsweise absinkender Brennstoffpegel und damit eine sich verändernde Verbrennung vermieden werden. Die Fördereinheit kann vom Festbrennstoffspeicher zur Brenneinheit reichen. Besonders geeignet ist ein Schneckenförderer mit einer Förderschnecke in einem Förderrohr, in dem der Festbrennstoff durch eine Rotation der Förderschnecke entweder direkt zur Brenneinheit förderbar ist oder an einen solchen Ort förderbar ist, von dem der Brennstoff in die Brenneinheit fallen kann.
- Erfindungsgemäß ist der Heizstrahler ein mobiler Heizstrahler, der manuell als Ganzes transportabel ist, sodass er durch ein einfaches Rollen, Tragen oder Verschieben versetzt werden kann, ohne dass seine Funktion beeinträchtigt ist. Ein solches Versetzen ist zweckmäßigerweise auch während des regulären Betriebs des Heizstrahlers möglich.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Flammbündelrohr ein metallisches Rohr. Das Metall kann beispielsweise Blech oder Draht sein. Es kann eine ausreichende Temperaturfestigkeit erreicht werden bei gleichzeitiger einfacher und kostengünstiger Herstellung des Flammbündelrohrs. Das Flammbündelrohr ist zweckmäßigerweise ein durchgehendes Rohr mit einem oder mehreren einen inneren Flammraum umgebenden Rohrelementen. Das Element oder diese Elemente sind zweckmäßigerweise flächige Elemente, deren Flächenausrichtung neigungsfrei zur benachbarten und parallelen Fläche des Glasrohrs ist. Bei mehreren Elementen sind deren Flächenausrichtungen zweckmäßigerweise zueinander fluchtend. Das oder die Rohrelemente sind vorteilhafterweise zumindest überwiegend senkrecht ausgerichtet, wobei das Glasrohr und das oder die Rohrelemente des Flammbündelrohrs zweckmäßigerweise zwei koaxiale Rohre bilden.
- Vorteilhafterweise erstreckt sich das Flammbündelrohr innerhalb des Glasrohrs zumindest über ein unteres Viertel der Glasrohrlänge. Hierdurch kann ein unterer Bereich des Glasrohrs vor einer Überhitzung geschützt werden. Zweckmäßigerweise erstreckt sich das Flammbündelrohr zumindest überwiegend durch das Glasrohr hindurch, insbesondere vollständig durch das Glasrohr.
- Das Flammbündelrohr ist zweckmäßigerweise ein durchgehendes Rohr, insbesondere ein Metallrohr. Während des Betriebs heizt sich das Flammbündelrohr bis zu einem rot-, orange- oder sogar gelbglühenden Zustand auf, sodass eine hohe Heizleistung der Abstrahleinheit erreicht werden kann. Das Metallrohr kann aus Blech oder einer Drahtanordnung gefertigt sein, wobei es sich insbesondere unterbrechungsfrei von unten nach oben erstreckt, gegebenenfalls mit Ausnahmen von Öffnungen, insbesondere kreisförmigen Öffnungen im ansonsten durchgehenden Rohrmaterial. Das Flammbündelrohr beziehungsweise dessen flächige Rohrelemente, falls mehrere vorhanden sind, ist zweckmäßigerweise selbsttragend. Es ist vorteilhafterweise bereits an seinem unteren Ende beziehungsweise unteren Anschluss ein Rohr. Um eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung des Glasrohrs zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn das Flammbündelrohr konzentrisch im Glasrohr angeordnet ist. Zweckmäßigerweise ist das Flammbündelrohr vom Glasrohr rundum beabstandet, zweckmäßigerweise über seine gesamte Länge. Hierdurch kann eine Luftisolierung zwischen dem sehr heißen Flammbündelrohr und dem kühler zu haltenden Glasrohr erreicht werden.
- Die Fläche der Durchbrüche beträgt zweckmäßigerweise zumindest ein Viertel der Oberfläche des Flammbündelrohrs. Hierdurch kann auch in einem frühen Betriebsstadium, wenn das Flammbündelrohr insgesamt noch relativ kühl ist, eine angenehme Abstrahlleistung erreicht werden. Im Dauerbetrieb ist ein Verhältnis von Durchbrüchen zu geschlossener Fläche zwischen 5% und 40%, insbesondere zwischen 10% und 20% vorteilhaft.
- Vorteilhafterweise umfasst das Flammbündelrohr ein Lochblechrohr mit insbesondere regelmäßig zueinander angeordneten Durchbrüchen. Hierdurch kann eine gleichmäßige Wärmeverteilung in die Umgebung erreicht werden. Es ist auch möglich, das Verhältnis von Lochfläche zu Blechfläche nach oben hin größer werden zu lassen. Hierdurch kann das Glasrohr im unteren Bereich geschützt werden, wohingegen im oberen Bereich die Flammen ihre Strahlungswärme verstärkt direkt nach außen abgeben können.
- Um die Flammen weit nach oben durch die Abstrahleinheit zu treiben, ist ein starker Verbrennungsluftstrom nötig, der der Verbrennung in der Brennkammer zugeführt wird. Eine hoch durch das Flammbündelrohr reichende Flammführung kann durch ein Gebläse unterstützt werden, das Verbrennungsluft durch das Flammbündelrohr drückt oder zieht.
- Der starke Luftstrom und die möglichst weit nach oben reichenden Flammen führen dazu, dass die im Brennraum gebildete Asche weitgehend mit den Flammen und dem Luftstrom nach oben mitgerissen wird. Sie fliegt durch die Abstrahleinheit von unten nach oben und kann in einem Aschesammelbehälter am oberen Ende des Heizstrahlers gesammelt werden. Es kann hierbei nicht vermieden werden, dass sich ein Teil der Flugasche auf dem Glasrohr absetzt, sodass dieses im Laufe der Zeit immer stumpfer und weniger durchsichtig wird. Die Energieabstrahlung der Abstrahleinheit durch sichtbares Licht von den Flammen wird hierdurch im Laufe der Zeit immer weiter reduziert.
- Alternativ oder zusätzlich zu einem Blechrohr kann das Flammbündelrohr ein Drahtrohr sein aus einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Drähten, insbesondere Edelstahldrähten. Die Drähte können ein Drahtgeflecht, ein Drahtgitter, ein Drahtgewebe oder eine andere Drahthüllform bilden, wie beispielsweise aus nur parallel zueinander angeordneten Drähten, die aneinandergeheftet sein können. Ein Drahtgebilde heizt sich durch die Flammen schnell auf, nimmt die Flammfarbe an und tritt hierdurch optisch in den Hintergrund, sodass sein glühender Teil von außen kaum noch sichtbar ist. Der Draht ist vorteilhafterweise ein Edelstahldraht, insbesondere mit einer Dicke von bis zu 0,8 mm, insbesondere unter 0,6 mm.
- Um eine Verschmutzung des Glasrohrs möglichst gering zu halten, ist es vorteilhaft, die radialen Durchbrüche durch einen Aschefilter abzudecken, beispielsweise durch ein Drahtgitter. Die Maschenweite des Aschefilters ist hierbei zweckmäßigerweise an die durchschnittliche Größe der durch das Flammbündelrohr getragenen Aschepartikel angepasst und ist insbesondere geringer als die mittlere Partikelgröße, sodass solche Partikel nicht durch die Maschen passen. Eine Maschenweite von 0,5 mm bis 2 mm ist vorteilhaft.
sein oder von innen am Flammbündelrohr anliegen. Ein Rauchgasstrom wird im Inneren des Flammbündelrohrs verhältnismäßig wenig abgebremst, sodass ein Dämpfen der Flammen nach oben hin weitgehend vermieden wird. - Um einen Zwischenraum zwischen dem Glasrohr und dem Flammbündelrohr mit möglichst wenig Ascheflug zu belasten, ist dieser Zwischenraum unten in der Weise verschlossen, dass von unten aufsteigende Flammen nur durch radiale Durchbrüche im Flammbündelrohr von innen nach außen in den Zwischenraum eintreten können.
- Je größer ein Rauchgasstrom ist, der das Flammbündelrohr von innen nach außen durchdringt, desto mehr wird der Rauchgasstrom innerhalb des Flammbündelrohrs durch die Durchdringung verursachten Turbulenzen geschwächt. Es ist daher wünschenswert, wenn das Rauchgas und die Flammen möglichst wenig durch die im Flammbündelrohr vorhandenen Durchbrüche hindurchtreten. Ein solches Hindurchtreten kann vermindert werden, wenn ein Zwischenraum zwischen dem Glasrohr und dem Flammbündelrohr an seinem oberen und/oder unteren Ende verschlossen ist. Der Zwischenraum ist zweckmäßigerweise so verschlossen, dass aufsteigende Rauchgase in den Zwischenraum nur durch radiale Öffnungen im Flammbündelrohr eintreten und/oder aus ihm austreten können. Ein paralleles Durchströmen des Zwischenraums von unten nach oben wird hierdurch weitgehend unterbunden, da der Strömungswiderstand bei einem insbesondere zweifachen Durchtreten der Öffnungen des Flammbündelrohrs relativ hoch ist.
- Zum Erreichen einer hohen Wärmeabstrahlleistung ist es vorteilhaft, wenn die Flammen möglichst hoch im Inneren des Flammbündelrohrs schlagen. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn das Flammbündelrohr einen Innendurchmesser zwischen 40 mm und Zum Erreichen einer hohen Wärmeabstrahlleistung ist es vorteilhaft, wenn die Flammen möglichst hoch im Inneren des Flammbündelrohrs schlagen. Hierfür ist es vorteilhaft, wenn das Flammbündelrohr einen Innendurchmesser zwischen 40 mm und 90 mm aufweist, insbesondere zwischen 50 mm und 75 mm. Mit solchen Durchmessern können für den Gastronomiebereich geeignete Heizleistungen bei gutem Wirkungsgrad erreicht werden. Das Glasrohr kann einen Innendurchmesser zwischen 80 mm und 200 mm aufweisen, insbesondere zwischen 110 mm und 150 mm.
- Vorteilhafterweise liegt der Innendurchmesser des Flammbündelrohrs im Bereich zwischen dem 0,4-fachen und dem 0,85-fachen des Innendurchmessers des Glasrohrs, insbesondere zwischen dem 0,4-fachen und dem 0,65-fachen, weiter insbesondere zwischen dem 0,45-fachen und dem 0,5-fachen. Das Glasrohr und insbesondere auch das Flammbündelrohr sind hierbei zweckmäßigerweise zylindrisch, sodass ihr Durchmesser über die Höhe der Abstrahleinheit gleichmäßig ist. Ansonsten kann auf den mittleren Durchmesser zurückgegriffen werden.
- Bei Verwendung eines Drahtgebildes als Flammbündelrohr kann es sein, dass dieses insbesondere im glühenden Zustand eine nur geringe mechanische Stabilität hat. Die Stabilität kann auf einem ausreichenden Maße gehalten bleiben, wenn das Drahtgebilde innerhalb des Glasrohrs hängt, also an seinem oberen Ende gehalten ist. Es kann hierfür zwischen zwei Elementen der Abstrahleinheit und/oder der Dacheinheit eingeklemmt sein. An seinem unteren Ende kann das Drahtgewebe frei sein, analog zum Blechrohr aus
FIG 5 . Um eine Wellung während des Betriebs zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn das Drahtgewebe nach unten hin abgespannt ist, beispielsweise mit einem nach unten hängenden Gewicht, wie einem Metallring oder zwei Metalleinheiten, zwischen denen das untere Ende des Drahtgewebes eingeklemmt ist. - Bei einem stehenden Drahtgebilde kann die Stabilität durch eine Mehrzahl von Drähten erreicht werden, deren Durchmesser größer als die der Nachbardrähte ist, sodass diese eine Art Ständer bilden, an denen die dünneren Drähte hängen.
- Eine ausreichende Stabilität verbunden mit einem geringen Gewicht und einer hohen Durchstrahlungsleistung kann erreicht werden, wenn das Glasrohr der Abstrahleinheit eine Glasstärke zwischen 8 mm und 16 mm aufweist.
- Im Laufe des Betriebs des Heizstrahlers verändern sich die Temperaturen innerhalb der Abstrahleinheit stark. Es ist daher vorteilhaft, wenn das Flammbündelrohr so innerhalb der Abstrahleinheit befestigt ist, dass eine thermische Ausdehnung ohne Weiteres möglich ist. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, wenn das Flammbündelrohr unten steht und noch oben hin sich frei ausdehnen kann oder in seinem oberen Ende in eine tragende Einheit eingehängt ist und unten zumindest axial zumindest weitgehend frei beweglich ist. Eine thermische Längenausdehnung kann hierbei problemlos vonstattengehen, ohne dass thermische Spannungen der Abstrahleinheit entstehen. Vorteilhafterweise ist die tragende Einheit eine Dacheinheit, insbesondere ein Aschesammelbehälter.
- Ein ausreichender radialer Freiheitsgrad für Temperaturausdehnungen kann erreicht werden, wenn das Flammbündelrohr in seinem obersten oder untersten Drittel - je nach Aufhängung - Abstandhalter aufweist, die es vom Glasrohr beabstanden, zweck-Flammbündelrohrs kann auf das Glasrohr um das Flammbündelrohr verzichtet werden, sodass das Flammbündelrohr das außen liegende Rohr ist, insbesondere das einzige Rauchgas führende Rohr der Abstrahleinheit. Dies ist insbesondere bei einer Ausführung des Flammbündelrohrs aus einem Drahtgewebe möglich, da hier das Austreten von Rauchgas aus dem Drahtgebilde gering gehalten werden kann.
- Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Heizstrahlers, bei dem Festbrennstoff in einer Brenneinheit eines Heizstrahlers verbrannt wird und Verbrennungswärme mit einer Abstrahleinheit in die Umgebung des Heizstrahlers abgegeben wird, wobei aus der Verbrennung entstehende Verbrennungsgase durch das opake Flammenbündelrohr innerhalb eines Glasrohrs der Abstrahleinheit geführt werden.
- Um einen sicheren Betrieb mit einer hohen Heizleistung zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass aus der Verbrennung entstehende Rauchgase erfindungsgemäß durch ein Flammbündelrohr innerhalb eines Glasrohrs der Abstrahleinheit geführt werden, insbesondere ein opakes Flammbündelrohr, wie ein metallisches Flammbündelrohr.
- Um eine hohe Wärmeabstrahlleistung zu erreichen, sollte das Flammbündelrohr über eine weite Strecke glühen, im unteren Bereich zweckmäßigerweise orange und im mittleren Bereich rot, wobei sich der untere Bereich bis 20% der Länge und der mittlere Bereich von 20% bis 70% der Länge des Flammbündelrohrs erstreckt und die Farbe Rot auch mit dem Auge sichtbare, dunkle Rottöne umfasst.
- Um ein Glühen des Flammbündelrohrs zu erreichen, sollte die Verbrennung der Brenngase möglichst weitgehend nicht in einer Brennkammer der Brenneinheit sondern im Flammbündelrohr stattfinden. In der Brennkammer hingegen sollte - bei der Verbrennung von Holz, beispielsweise Holzpellets - eine Holzvergasung stattfinden, sodass zumindest ein großer Teil der Holzgase erst im Flammbündelrohr zünden.
- Um dies zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass der Verbrennung mithilfe eines Gebläses Frischluft zugeführt wird, die als Primärluft in die primäre Flammzone und als Sekundärluft über die primäre Flammzone in eine Brennkammer eingeblasen wird, und das Verhältnis von Sekundärluft zu Primärluft mindestens 1,5 beträgt. Durch die relativ geringe Einblasrate von Primärluft verlässt ein großer Teil der Holzgase die primäre Flammzone unverbrannt und kann so eine sekundäre Flammzone erreichen, in die die Sekundärluft eingeblasen wird. Die sekundäre Flammzone liegt zweckmäßigerweise im unteren Bereich des Flammbündelrohrs, sodass die Verbrennung dort stattfindet. Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Sekundärluft unmittelbar am unteren Ende des Flammbündelrohrs eingeblasen wird, wobei unter unmittelbar ein Abstand von maximal einem Durchmesser des Flammbündelrohrs verstanden werden kann, insbesondere maximal ein halber Durchmesser des Flammbündelrohrs.
- Um die Flammen möglichst weit durch das Flammbündelrohr zu treiben, sollte ein Luftvolumenstrom, der in die Brenneinheit eingeblasen wird, ausreichend groß sein. Bei einer Verbrennung von Holzpellets ist es vorteilhaft, wenn im regulären Betrieb ein Luftvolumen V durch das Flammbündelrohr getrieben wird mit der Größe
- mit p: Einstellparameter, A: Querschnitt des Flammbündelrohrs
- und l: Länge des Flammbündelrohrs. Der Einstellparameter liegt zweckmäßigerweise zwischen 0,8 und 2, insbesondere zwischen 1 und 1,5.
- Überraschenderweise geht in diese Relation nicht das Volumen A x l des Flammbündelrohrs linear ein, sondern mit der Wurzel der Querschnittsfläche A des Flammbündelrohrs. Je größer diese Querschnittsfläche ist, desto langsamer ist mithin die mittlere Geschwindigkeit der Verbrennungsgase durch das Flammbündelrohr, wenn die gleiche, gute Wärmeabstrahlung des Flammbündelrohrs erreicht werden soll. Selbstverständlich sollte die Brennstoffzufuhr an den Volumenstrom der Frischluftzufuhr angepasst werden, sodass eine möglichst vollständige und heiße Verbrennung stattfindet.
- Bei einer für den Gastronomiebereich geeigneten Größe des Heizstrahlers, zum Beispiel zum Erwärmen von Tischen in einem Garten, ist es vorteilhaft, wenn bei der Verbrennung von Holzpellets Frischluft mit einem Gebläse in der Weise zugeführt wird, dass die Verbrennungsgase aus der Verbrennung mit einer mittleren Geschwindigkeit von mindestens 1,4 m/s durch das Flammbündelrohr getrieben werden. Das Flammbündelrohr wird weitreichend zum Glühen gebracht und es wird eine gute Abgabe von Strahlungswärme erreicht.
- Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in einigen abhängigen Ansprüchen zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfasst werden, insbesondere bei Rückbezügen von Ansprüchen, sodass ein einzelnes Merkmal eines abhängigen Anspruchs mit einem einzelnen, mehreren oder allen Merkmalen eines anderen abhängigen Anspruchs kombinierbar ist. Außerdem sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination sowohl mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und funktionale Vorrichtungsmerkmale auch als entsprechende Verfahrensmerkmale.
- Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
- Es zeigen:
- FIG 1
- einen Heizstrahler mit einer tragenden Konstruktion, innerhalb dessen eine Brenneinheit angeordnet ist, und einer darauf angeordneten Abstrahleinheit mit einem Glasrohr, über der ein Aschesammelbehälter angeordnet ist,
- FIG 2
- den Heizstrahler aus
FIG 1 in einem Querschnitt von oben, - FIG 3
- den Heizstrahler aus
FIG 1 in einem Längsschnitt von der Seite, - FIG 4
- das obere Ende der Abstrahleinheit in einem Längsschnitt mit einem in den Aschesammelbehälter eingehängten Flammbündelrohr,
- FIG 5
- das untere Ende des Flammbündelrohrs in einem Längsschnitt unmittelbar oberhalb der Brenneinheit,
- FIGs 6 und 7
- ein alternatives oberes und unteres Ende der Abstrahleinheit in einem Längsschnitt mit einem stehenden Flammbündelrohr,
- FIG 8
- das von einem Drahtgitterrohr umgebene Flammbündelrohr und
- FIG 9
- ein Flammbündelrohr aus einem Drahtgewebe.
-
FIG 1 zeigt einen Heizstrahler 2 mit einer tragenden Konstruktion 4 und einer darauf angeordneten Abstrahleinheit 6. Die Abstrahleinheit 6 ist umgeben von einer Schutzeinheit 8, um einer Verbrennung durch ein Berühren der Abstrahleinheit 6 entgegenzuwirken. Auf der Abstrahleinheit 6 ist eine Dacheinheit 10 angeordnet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Aschesammelbehälter ist. Die Dacheinheit weist Austrittsöffnungen 12 auf zum Auslassen der Rauchgase in die Umgebung. - Der Heizstrahler 2 ist ein mobiler Heizstrahler mit einer Höhe von zwischen 2,0 m und 2,5 m, der unterhalb der tragenden Konstruktion 4 beziehungsweise als ein Teil davon Räder 14 zum leichten Bewegen, beispielsweise auf einer Terrasse oder einer Wiese, umfasst.
- In
FIG 1 ist die Schutzeinheit 8 als durchsichtige Einheit dargestellt, durch die die Abstrahleinheit 6 sichtbar ist. Generell kann die Schutzeinheit 8 ein Gitter, beispielsweise ein Drahtgitter, ein Lochblech mit einer genügenden Anzahl oder genügend großen Öffnungen oder eine andere möglichst metallische Schutzeinheit sein, durch die die von der Abstrahleinheit 6 nach radial außen abgestrahlte Wärmeenergie leicht durchtreten kann. Hierbei sollte sich die Schutzeinheit 8 möglichst wenig erwärmen, um bei einer Berührung keine Gefahrenquelle darzustellen. -
FIG 2 zeigt den mobilen Heizstrahler 2 in einem Querschnitt von oben, undFIG 3 zeigt ihn in einem Längsschnitt von der Seite. Die Lage des jeweiligen anderen Querschnitts ist in beiden Figuren durch die strichpunktierte Linie angezeigt. Zu sehen ist in beiden Figuren die tragende Konstruktion 4 und ein in ihr angeordneter Festbrennstoffspeicher 16. Um diesen einfacher mit Festbrennstoff, wie Biomassepellets, insbesondere Holzpellets, befüllen zu können, ist eine inFIG 3 gezeigte Rückwand 18 abnehmbar, sodass der Festbrennstoffspeicher 16 leicht zugänglich ist, wie ausFIG 3 zu sehen ist. - In den Festbrennstoffspeicher 16 ragt eine Fördereinrichtung 20 mit einer Förderschnecke 22 von oben ein. Nach unten hin ist ein Rohr um die Förderschnecke 22 offen, sodass die im Festbrennstoffspeicher 16 befindlichen Pellets von unten in die Förderschnecke 22 eindrücken können. Durch eine Rotation der Förderschnecke 22 im gehäusefesten Rohr werden die Pellets nach oben gefördert, bis sie eine Öffnung 24 erreichen, durch die sie schräg nach unten in eine Brenneinheit 26 fallen. Sie fallen auf einen Brennteller 28 in einem Brennraum 30, wo sie verbrennen. Die aus der Verbrennung gebildeten heißen Verbrennungsgase 32 strömen durch eine obere Öffnung 34 der Brenneinheit 26 in die Abstrahleinheit 6, wie durch die beiden gestrichelten Pfeile in
FIG 3 dargestellt ist. Die Verbrennungsgase 32 durchströmen die Dacheinheit 10 und verlassen diese durch die Austrittsöffnungen 12 in die Umgebung. - Bei dem Heizstrahler 2 ist die Brenneinheit 26 besonders leicht aus einem radial die Brenneinheit 26 teilweise umgebenden Gehäuse 38 herausnehmbar. In
FIG 3 ist die Brenneinheit 26 in zweifacher Ausführung dargestellt. Rechts ist sie innerhalb des Gehäuses 38 im Heizstrahler 2 befestigt. Links ist sie herausgenommen und auf den Kopf gestellt, sodass in ihr gesammelte Asche in einen Aschebehälter 40, beispielsweise einen metallischen Eimer, ausgeschüttet werden kann. Hierfür enthält die Brenneinheit 26 einen Handgriff 42, an dem sie leicht aus dem Gehäuse 38 herausgenommen werden kann. Die Asche fällt durch die obere Öffnung 34 heraus in den Aschebehälter 40. Auch durch einen Füllstutzen 44 kann die Asche herausfallen. Sollte sich die Asche in einem Zwischenraum 46 zwischen einem Brennergehäuse 48 und dem Innengehäuse eines Brenners 50 gesammelt haben, weil sie im Betrieb durch Primärluftöffnungen 52 oder Sekundärluftöffnungen 54 hineingekommen ist, so kann die Asche durch untere Öffnungen 56 aus dem Zwischenraum 46 austreten. - Die Brenneinheit 26 ist an einer Brenneraufhängung 58 befestigt, von der die Brenneinheit 26 leicht in der in
FIG 2 durch einen Pfeil 60 dargestellten Richtung abgezogen werden kann. Die Brenneraufhängung 58 umfasst hierfür zwei Bolzen 62, auf die jeweils eine Muffe 64 aufgeschoben ist. - Wie aus
FIG 3 zu sehen ist, ist die Abstrahleinheit 6 zweischalig aufgebaut. In einer äußeren Wandung, die durch ein Glasrohr 66 gebildet ist, ist ein Flammbündelrohr 68 angeordnet, das ein metallisches Rohr, beispielsweise aus einem Lochblech mit einer Vielzahl von Durchbrüchen 70, ist. Solche Durchbrüche sind beispielweise inFIG 4 gezeigt. Um ein Austreten von Asche durch das Flammbündelrohr 68 in einen Zwischenraum 72 zwischen der Wandung 66 und dem Flammbündelrohr 68 zu verhindern, können die Öffnungen im Flammbündelrohr 68 mit einem Drahtgitter versperrt sein. Dies ist inFIG 8 dargestellt. - Zum Betrieb des Heizstrahlers 2 wird der Festbrennstoffspeicher 16 mit Festbrennstoff, beispielsweise Holzpellets, befüllt, der Brennstoff wird mit der Fördereinrichtung 20 in die Brenneinheit 26 gefördert, bis ein gewünschter Füllstand erreicht ist. Alternativ kann die Brenneinheit 26 manuell mit Brennstoff teilweise gefüllt werden. Der Brennstoff wird dann mit einem Kaminanzünder angezündet.
- Zum Zuführen von Verbrennungsluft wird von einer Steuereinheit 74 ein Gebläse 76 gesteuert, das über eine Luftzuführung Frischluft beziehungsweise Verbrennungsluft in eine Überdrucckammer 78 bläst. Die Überdruckkammer 78 ist direkt an der Brenneinheit 26 angeordnet und weist zwei Öffnungen auf, die direkt in die Öffnungen 56 der Brenneinheit 26 übergehen, sodass Verbrennungsluft in die Brenneinheit 26 beziehungsweise deren Zwischenraum 46 geblasen wird. Der Zwischenraum 46 reicht radial rund um den Brenner 50, sodass in diesem Zwischenraum 46 relativ zur Umgebung ein Überdruck herrscht. Aus dem Zwischenraum 46 drückt die Verbrennungsluft durch die Primärluftöffnungen 52 unten und die Sekundärluft-öffnungen 54 weiter oben im Innengehäuse des Brenners 50 in dessen Innenraum beziehungsweise Brennraum 30 und facht dort die Verbrennung an.
- Um eine gute Abstrahlwirkung der Abstrahleinheit 6 zu erreichen, wird die Verbrennung durch die Steuerung der Verbrennungsluft und der Brennstoffzuführung in den Brennraum 30 so gesteuert, dass ihre Flammen bis weit nach oben durch die Abstrahleinheit 6 reichen. Hierdurch wird ein solcher Zug durch den Brennraum 30 bewirkt, dass die durch die Verbrennung entstehende Asche größtenteils als Flugasche mit nach oben und durch die Abstrahleinheit 6 gerissen wird. Sie nimmt den durch die beiden gestrichelten Pfeile gezeichneten Weg durch die Abstrahleinheit 6 und in die Dacheinheit 10. Generell wird in der Dacheinheit 10 bzw. im Aschesammelbehälter das heiße Rauchgas durch eine Umlenkeinheit derart in eine gebogene Bahn abgelenkt, dass die Flugasche nach unten abgeschieden wird. Das derart gereinigte Rauchgas tritt durch die Austrittsöffnungen 12 seitlich und schräg nach unten ausgerichtet aus der Aschesammelkammer in die Umgebung aus.
- Die Einstellung des Volumenstroms der Sekundärluft zur Primärluft wird durch die Anzahl und Größe der Primärluftöffnungen 52 und der Sekundärluftöffnungen 54 erreicht. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird doppelt so viel Sekundärluft eingeblasen wie Primärluft. Hierdurch wird die Verbrennung in zwei Zonen eingeteilt, eine primäre Verbrennungszone im Bereich des Brennraums 30 und eine sekundäre Verbrennungszone oberhalb der Sekundärluftöffnungen 54, die weitgehend im Flammbündelrohr 68 liegt. Hierdurch findet eine Holzvergasung im Brennraum 30 statt, wobei ein großer Teil der Holzgase erst innerhalb des Flammbündelrohrs 68 zündet und verbrennt. Die Flammen schlagen weit hoch im Flammbündelrohr 68, das hierdurch in einem unteren Bereich bis ca. 25% seiner Länge orange glüht und in einem mittleren Bereich bis ca. 60% seiner Länge mindestens rot glüht.
- Wie in
FIG 3 zu sehen ist, wird zudem Luft in die Fördereinrichtung 20 geblasen, die hierfür im Bereich der Überdruckkammer 78 eine Öffnung aufweist, in die die Luft einströmt und über den Füllstutzen 44 in den Brennraum 30 einströmt. Dieser Zustrom verhindert einen Rückbrand durch den Füllstutzen 44 aus dem Brennraum 30 in die Fördereinrichtung 20. Wird dieser Luftstrom zusätzlich mit einbezogen, kann der bisher als Sekundärluftstrom genannte Luftstrom als Tertiärluftstrom bezeichnet werden, wobei die angegebenen Verhältnisse zum Primärluftstrom ohne den Fördereinrichtungsluftstrom oder Sekundärluftstrom zu verstehen sind. -
- mit V: Gesamtvolumenstrom durch das Flammbündelrohr 68,
- p = 0,13, A = (3 cm)2 x π und l = 100 cm. Es ergibt sich ein Gasstrom durch das Flammbündelrohr 68 von V = 25 m3/h und eine Gasgeschwindigkeit durch das Flammbündelrohr 68 von 2,5 m/s unter Vernachlässigung einer Strömung im Zwischenraum 72.
-
FIG 4 zeigt das obere Ende der Abstrahleinheit 6 unter der Dacheinheit 10. Zu sehen ist das obere Ende des Glasrohrs 66 und des Flammbündelrohrs 68. Die Dacheinheit 10 weist eine nach unten ragende radiale Abstützung 80 auf, innerhalb derer das obere Ende des Glasrohrs 66 angeordnet ist. Das Glasrohr 66 ist hierbei von einem Boden 82 der Dacheinheit 10 mehrere Millimeter beabstandet, sodass es bei einer thermischen Erwärmung nach oben "wachsen" kann, ohne am Boden 82 anzustoßen. Hierdurch können thermische Spannungen im Glasrohr 66 gering gehalten werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Dacheinheit so an der Schutzeinheit 8 befestigt sein, dass sie nach oben hin beweglich ist und mit einer Ausdehnung des Glasrohrs 66 "mitwachsen" kann. -
FIG 5 zeigt die Abstrahleinheit 6 an ihrem unteren Ende. Das ca. 5 mm starke Glasrohr 66 steht nach unten auf einem Boden 84 der Abstrahleinheit 6 frei auf. Radial wird es durch eine Abstützung 86 umgeben, die es wie die Abstützung 80 oben radial in Position hält. Allerdings ist bei beiden Abstützungen 80, 86 ein Abstand von mehreren Millimetern rund zum innenliegenden Glasrohr 66 vorhanden, um dessen thermische Ausdehnung zu ermöglichen. - Innerhalb des Glasrohrs 66 ist das Flammbündelrohr 68 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel durchragt das Flammbündelrohr 68 das Glasrohr 66 in seiner axialen Länge vollständig. Wie aus
FIG 4 zu sehen ist, ist das Flammbündelrohr 68 an seinem oberen Ende radial verbreitert ausgeführt und umfasst beispielsweise einen Kragen 88. Mit dieser radialen Verbreiterung bildet das Flammbündelrohr 68 einen Formschluss mit der Dacheinheit 10, beispielsweise dem Boden 82 der Dacheinheit 10, wie inFIG 4 dargestellt ist. Der Kragen 88 liegt radial rund um das Flammbündelrohr 68 auf dem Boden 82 auf, sodass das Flammbündelrohr nach unten an dem Boden 82 oder einem anderen Element, generell an der Dacheinheit 10, hängt. - Das untere Ende des Flammbündelrohrs 68 ist in axialer Richtung, wie in
FIG 5 dargestellt ist, frei beweglich. Es ist durch eine Öffnung des Bodens 84 der Abstrahleinheit 6 nach unten frei, sodass es sich nach unten thermisch frei ausdehnen kann. Insofern kann sich das Glasrohr 66 nach oben frei ausdehnen und das Flammbündelrohr 68 nach unten. Auch radial ist das untere Ende des Flammbündelrohrs 68 - wie insbesondere auch das obere Ende - mit einigen Millimetern vom Boden 84, 82 beabstandet, sodass auch in dieser Radialrichtung eine thermische Ausdehnung ohne Aufbau von mechanischen Spannungen möglich ist. - Bei dem Ausführungsbeispiel aus den
FIGs 6 und 7 fehlt der obere Kragen 88. Stattdessen steht das Flammbündelrohr 68 unten mit einem unteren Kragen 89 auf, und das Flammbündelrohr 68 ist insofern nach oben axial ausdehnfähig. Die radiale Halterung des Flammbündelrohrs 68 ist analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel, wobei es alternativ möglich ist, dass das Flammbündelrohr 68 in seinem oberen Bereich metallische Ausformungen oder Nasen aufweist, die es radial am Glasrohr 66 abstützen anstelle oder zusätzlich zur Abstützung am Boden 82 der Dacheinheit 10. - Der innere Durchmesser des Flammbündelrohrs 68 beträgt weniger als die Hälfe des Innendurchmessers des Glasrohrs 66, sodass ein verhältnismäßig großer Zwischenraum 72 zwischen dem Glasrohr 66 und dem Flammbündelrohr 68 gebildet wird. Geeignete Größen sind 60 mm Innendurchmesser des Flammbündelrohrs 68 und 130 mm Innendurchmesser des Glasrohrs 66 bei einer Blechdicke von 1 mm und einer Glasdicke von 5 mm.
- Das Flammbündelrohr 68 weist eine Vielzahl von Durchbrüchen 70 auf, durch die der Innenraum des Flammbündelrohrs 68 eine Luftverbindung mit dem Zwischenraum 72 erhält. Die Fläche der Durchbrüche 70 macht etwa 25 % der Oberfläche des Flammbündelrohrs 68 aus. Bei dem in den
FIG 4 und 5 gezeigten Beispiel ist das Flammbündelrohr 68 aus einem Lochblech gefertigt, das eine Vielzahl von Durchbrüchen 70 aufweist, die insbesondere regelmäßig zueinander angeordnet sind. Ebenso möglich ist eine unregelmäßige Anordnung und/oder unregelmäßig große Durchbrüche 70. - Während des Betriebs des Heizstrahlers 2 schlagen aus der Brenneinheit 26 Flammen durch die Öffnung 34 von unten in die Abstrahleinheit 6. Sie schlagen in das Innere des Flammbündelrohrs 68 und werden durch die eigene Thermik, gegebenenfalls verstärkt durch einen Gebläse erzeugten Druckunterschied von unten nach oben im Flammbündelrohr 68, durch das Flammbündelrohr 68 nach oben getrieben, beispielsweise bis etwa zur Hälfte oder sogar ganz durch das Flammbündelrohr 68. Der Flammbereich des Feuers ist hierbei durch das Flammbündelrohr 68 auf das Innere der Abstrahleinheit 6 gebündelt, sodass hierdurch die Flammen höher in der Abstrahleinheit hinaufschlagen, als ohne das Flammbündelrohr 68. Die Flammen heizen das Flammbündelrohr 68 auf, sodass es von oben nach unten eine zunehmende Temperatur hat und im unteren Bereich bis orange glühend aufleuchtet. Hierdurch wird die Optik der Flammen unterstützt, und der glühende Bereich des Flammbündelrohrs 68 tritt optisch in den Hintergrund.
- Das Rauchgas 32 durchströmt das Flammbündelrohr 68 und weist beim regulären Betrieb des Heizstrahlers 2 an dessen oberen Ende noch eine Temperatur von mehr als 500°C auf. Hierdurch strahlt die Abstrahleinheit 6 auch in ihrem oberen Bereich noch stark thermisch ab. Bei seinem Weg durch das Flammbündelrohr 68 kühlt sich das Rauchgas 32 von einer Temperatur oberhalb von 1000°C am unteren Ende des Flammbündelrohrs 68 auf beispielsweise eine mittlere Temperatur zwischen 500°C und 700°C an dessen oberen Ende ab. Die verlorene Energie wird als Wärme in die Umgebung abgestrahlt.
- Durch die schnelle Gasströmung des Rauchgases 32 wird viel Flugasche im Rauchgasstrom nach oben durch das Flammbündelrohr 68 mitgerissen. Diese soll möglichst vom Glasrohr 66 ferngehalten werden, damit sie sich daran nicht absetzt und das Glasrohr 66 im Laufe des Betriebs stumpf wird und weniger Strahlungswärme hindurchlässt. Hierfür ist es sinnvoll, wenn die Rauchgasströmung möglichst gebündelt im Flammbündelrohr 68 bleibt und möglichst wenig außerhalb des Flammbündelrohrs 68 strömt. Dies kann erreicht werden, indem der untere Eingang des Glasrohrs 66 radial außerhalb des Flammbündelrohrs zumindest weitgehend verschlossen ist. Ein solcher Verschluss 90 ist in
FIG 5 dargestellt. Der Boden 84 ragt von radial außen in die Nähe des Flammbündelrohrs 68 und verschließt somit den Eingang zum Zwischenraum 72 von unten weitgehend. Die aus der Öffnung 34 schlagenden Flammen sind weitestgehend gezwungen, in das Innere des Flammbündelrohrs 68 zu schlagen. Bei dem Ausführungsbeispiel ausFIG 7 ist dieser Verschluss noch dichter. Das Flammbündelrohr 68 steht unten auf und schließt den Zwischenraum 72 nach unten doppelt ab: durch den Boden 84 und den unteren Boden, auf dem der untere Kragen 89 steht. - Aus gleichem Grund ist auch der Zwischenraum 72 nach oben hin weitgehend verschlossen. Auch hier bildet ein Boden 82 der Dacheinheit 10 einen Verschluss 92, der den Zwischenraum 72 nach oben hin weitgehend verschießt. Dieses Verschließen ist begrenzt durch das Spiel zwischen Glasrohr 66 und Dachboden 82. Verbrennungsgase können zwar durch die Durchbrüche 70 des Flammbündelrohrs 68 in den Zwischenraum 72 gelangen. Da sie jedoch wieder zurück durch die Durchbrüche 70 in das Innere des Flammbündelrohrs 68 strömen müssen, ist hiermit ein hoher Strömungswiderstand verbunden, sodass der Anteil der durch die Durchbrüche 70 strömenden Verbrennungsgase verhältnismäßig gering ist.
-
FIG 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Zwischenraum 72 und das Glasrohr 66 noch weitergehend vor Flugasche geschützt sind. Bei dem inFIG 8 gezeigten Flammbündelrohr 68 sind die Durchbrüche 70 durch ein Drahtgeflechtrohr 94 abgedeckt. Das Drahtgeflechtrohr 94 ist von außen um den zylindrischen Teil des Flammbündelrohrs 68 gelegt. Es umfasst ein Drahtgewebe - im Folgenden wird zwischen Gewebe und Geflecht nicht unterschieden - mit einer Maschengröße, die kleiner ist als der mittlere Durchmesser der das Flammbündelrohr 68 passierenden Aschepartikel. Die Flammen bleiben hierdurch von außen sichtbar, und auch das Rauchgas 32 kann im beschränkten Umfang das Flammbündelrohr 68 in den Zwischenraum 72 hinein durchtreten. - Das Drahtgeflecht wirkt als Aschefilter, der die Flugasche im Innen des Flammenbündelrohrs 68 zurückhält. Das Drahtgeflechtrohr 94 ist außen um das Flammbündelrohr 68 herumgelegt, um die Rauchgasströmung entlang der Innenwand des Flammbündelrohrs 68 so wenig wie möglich zu bremsen. Ist es innen angelegt, ist die Optik des Flammenbündelrohrs 68 schöner. Das Drahtgeflechtrohr 94 reicht außenseitig über mehr als 90 % der Länge des Flammbündelrohrs 68. Es bedeckt alle Durchbrüche 70 des Flammbündelrohrs 68.
-
FIG 9 zeigt ein alternatives Flammbündelrohr 68a, das durch ein Drahtgewebe gebildet ist. Das Drahtgewebe ist aus einem Edelstahldraht einer Stärke von etwa 0,5 mm gewebt, sodass es sich durch die Flammen schnell aufheizt und die Flammfarbe annimmt. Es tritt hierdurch optisch in den Hintergrund, sodass sein glühender Teil von außen kaum noch sichtbar ist. - Das Drahtgewebe ist an seinem oberen Ende zwischen einem Ring 98 und dem Boden 82 der Dacheinheit 10 eingeklemmt, die beispielsweise miteinander verschraubt sind. An seinem unteren Ende schwingt das Drahtgewebe frei innerhalb der Abstützung 86. Es ist hierbei an seinem unteren Ende zwischen zwei kurzen Rohrzylindern eingespannt, die ineinander gefügt sind und in einem radialen Zwischenraum zwischen sich das Drahtgitter halten. Ein Zylinder ist also außen und ein Zylinder innen am Flammbündelrohr 68a befestigt. Die beiden Gewichtselemente sind miteinander und mit dem Drahtgewebe verschweißt und innerhalb der Abstützung 86 frei hängend angeordnet.
- Um eine Wellung oder ein Hin- und Herschwingen im Betrieb zu verringern, kann das Flammbündelrohr 68a Versteifungsdrähte 96 größerer Dicke, beispielsweise 2 mm, aufweisen, die am Drahtgewebe befestigt sind, beispielsweise eingewebt oder eingeschweißt. Auch sie sind zweckmäßigerweise oben und unten mit dem Drahtgitter eingeklemmt.
- Bei einem zu den
FIG 6 und 7 analogen Ausführungsbeispiel steht das Drahtgewebe unten auf und wird durch die Versteifungsdrähte 96 nach oben hin gehalten. Einer radialen Verformung kann durch einen oder mehrere Ringe entgegengewirkt werden, die insbesondere oben, aber zweckmäßigerweise auch im Mittelbereich des Flammbündelrohrs 68a mit dem Drahtgewebe verbunden sind. - Bei der im Wesentlichen alleinigen Verwendung von Draht zur Bildung des Flammbündelrohrs 68a kann auf ein Drahtgewebe, ein Drahtgeflecht oder eine andere Drahtformation zurückgegriffen werden, allgemein als Drahtgebilde bezeichnet. So können auch nur senkrechte Drähte das Flammbündelrohr 68a bilden, die mit beispielsweise Ringen aneinander gehalten sind.
-
- 2
- Heizstrahler
- 4
- tragende Konstruktion
- 6
- Abstrahleinheit
- 8
- Schutzeinheit
- 10
- Dacheinheit
- 12
- Austrittsöffnung
- 14
- Rad
- 16
- Festbrennstoffspeicher
- 18
- Rückwand
- 20
- Fördereinrichtung
- 22
- Förderschnecke
- 24
- Öffnung
- 26
- Brenneinheit
- 28
- Brennteller
- 30
- Brennraum
- 32
- Verbrennungsgas
- 34
- Öffnung
- 38
- Gehäuse
- 40
- Aschebehälter
- 42
- Handgriff
- 44
- Füllstutzen
- 46
- Zwischenraum
- 48
- Brennergehäuse
- 50
- Brenner
- 52
- Primärluftöffnung
- 54
- Sekundärluftöffnung
- 56
- Öffnung
- 58
- Brenneraufhängung
- 60
- Pfeil
- 62
- Bolzen
- 64
- Muffe
- 66
- Glasrohr
- 68, 68a
- Flammbündelrohr
- 70
- Durchbruch
- 72
- Zwischenraum
- 74
- Steuereinheit
- 76
- Gebläse
- 78
- Überdruckkammer
- 80
- Abstützung
- 82
- Boden
- 84
- Boden
- 86
- Abstützung
- 88
- Kragen
- 89
- Kragen
- 90
- Verschluss
- 92
- Verschluss
- 94
- Drahtgeflechtrohr
- 96
- Versteifungsdraht
- 98
- Ring
Claims (13)
- Mobiler Heizstrahler (2) mit einer Brenneinheit (26) zum Verbrennen von Festbrennstoff, einem Festbrennstoffspeicher (16), einer durchsichtigen Abstrahleinheit (6) zum Abstrahlen von Verbrennungswärme in die Umgebung, einem Rauchgaszug, der senkrecht nach oben durch die Abstrahl-einheit (6) gerichtet ist, und einer auf der Abstrahleinheit (6) angeordneten Dacheinheit (10), wobei die Abstrahleinheit (6) ein Glasrohr (66) und ein im Glasrohr (66) angeordnetes opakes Flammbündelrohr (68) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Abstrahleinheit (6) einen Boden (84) und einen unteren Boden aufweist, wobei das Flammbündelrohr (68) durch eine Öffnung des Bodens (84) verläuft und einen unteren Kragen (89) umfasst, mit dem es auf dem unteren Boden aufsteht, wobei der Boden (84) von radial außen in die Nähe des Flammbündelrohrs (68) ragt, oder
dass das Flammbündelrohr (68) einen oberen Kragen (88) umfasst, mit dem es einen Formschluss mit der Dacheinheit (10) bildet, so dass das Flammbündelrohr (68) an der Dacheinheit (10) hängt. - Heizstrahler (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Flammbündelrohr (68) ein metallisches Rohr ist, das sich innerhalb des Glasrohrs (66) in Rauchgasströmungsrichtung zumindest überwiegend durch das Glasrohr (66) erstreckt. - Heizstrahler (2) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Flammbündelrohr (68) konzentrisch im Glasrohr (66) angeordnet ist, vollständig durch das Glasrohr (66) hindurch reicht und von diesem rundum beabstandet ist. - Heizstrahler (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Flammbündelrohr (68) Durchbrüche (70) aufweist, durch die innerhalb des Flammbündelrohrs (68) aufsteigende Flammen von radial außen sichtbar sind. - Heizstrahler (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Flammbündelrohr (68) ein Lochblechrohr mit insbesondere regelmäßig zueinander angeordneten Durchbrüchen (70) ist. - Heizstrahler (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Flammbündelrohr (68) ein Drahtrohr (94) aus einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Drähten umfasst. - Heizstrahler (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Flammbündelrohr (68) ein Metallrohr ist, um das außen herum ein Drahtgeflecht (94) gelegt ist. - Heizstrahler (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Flammbündelrohr (68a) durch ein Drahtnetz (94) aus Edelstahldraht mit einem Drahtdurchmesser unter 0,8 mm gebildet ist. - Heizstrahler (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchmesser des Flammbündelrohrs (68) im Bereich zwischen dem 0,4-fachen und dem 0,65-fachen des Glasrohrs (66) liegt. - Heizstrahler (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Glasrohr (66) an seinem unteren Ende auf einem Boden (84) steht und radial beweglich ist und an seinem oberen Ende sowohl radial als auch axial beweglich stehend ist. - Verfahren zum Betreiben eines Heizstrahlers (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Festbrennstoff in einer Brenneinheit (26) des Heizstrahlers (2) verbrannt wird und Verbrennungswärme mit einer Abstrahleinheit (6) in die Umgebung des Heizstrahlers (2) abgegeben wird, wobei aus der Verbrennung entstehende Verbrennungsgase (32) durch ein opakes Flammbündelrohr (68) innerhalb eines Glasrohrs (66) der Abstrahleinheit (6) geführt werden.
- Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verbrennung mithilfe eines Gebläses (76) Frischluft zugeführt wird, die als Primärluft in die primäre Flammzone und als Sekundärluft über der primären Flammzone eingeblasen wird, und das Verhältnis von Sekundärluft zu Primärluft mindestens 1,5 beträgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass Holzpellets verbrannt werden und der Verbrennung mithilfe eines Gebläses (76) Frischluft in der Weise zugeführt wird, dass die Verbrennungsgase aus der Verbrennung mit einer mittleren Geschwindigkeit von mindestens 1,4 m/s durch das Flammbündelrohr (68) getrieben werden.
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