EP0490343B1 - Brennvorrichtung für Holz und Kohle - Google Patents

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EP0490343B1
EP0490343B1 EP91121175A EP91121175A EP0490343B1 EP 0490343 B1 EP0490343 B1 EP 0490343B1 EP 91121175 A EP91121175 A EP 91121175A EP 91121175 A EP91121175 A EP 91121175A EP 0490343 B1 EP0490343 B1 EP 0490343B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wall
nozzle body
installation according
opening
burning installation
Prior art date
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EP91121175A
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English (en)
French (fr)
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EP0490343A2 (de
EP0490343A3 (en
Inventor
Heribert Posch
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication of EP0490343A3 publication Critical patent/EP0490343A3/de
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Publication of EP0490343B1 publication Critical patent/EP0490343B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F23L9/04—Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air beyond the fire, i.e. nearer the smoke outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B5/00—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion
    • F23B5/04—Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion in separate combustion chamber; on separate grate

Definitions

  • the invention relates to a burning device for burning wood or coal according to the first part of patent claim 1.
  • the pre-combustion chamber and the afterburning chamber lie one behind the other and inside the furnace, as seen in the depth direction of the furnace, and a grate is provided in the embodiment for burning coal at the bottom of the pre-combustion chamber for burning wood is replaced by a chamotte plate.
  • the partition extends from the top wall, extends across the width of the furnace, at the rear end of the pre-combustion chamber, and leaves the passage opening between its free lower end, which is arranged at a distance from the grating, and a projecting section of the rear wall consist. At least in different heights are in the front wall four fresh air inlet openings each provided with an adjustment slide.
  • the fuel burns or gasifies in the pre-combustion chamber with the participation of the fresh air; the resulting exhaust gases, fuel gases and the rest of the fresh air are mixed in the area of the passage opening with further fresh air, which is passed beneath the pre-combustion chamber through the ash chamber located there and heated in the process.
  • the gas mixture thus formed burns in the afterburning chamber.
  • FR-A-2 558 241 shows a combustion device in which the fresh air already enters the device, and only then is the fresh air supplied via separate channels to the pre-combustion chamber on the one hand and to the afterburning chamber on the other, namely via the nozzle arrangement between the pre-combustion chamber and the afterburning chamber becomes.
  • the fresh air inlet opening is at the level of the nozzle arrangement, i.e. at the transition between the pre-combustion chamber and the after-combustion chamber, so that the incoming fresh air can get into the nozzle arrangement and thus into the after-combustion chamber over a very short distance, and is accordingly preheated little.
  • the supply of the primary air into the pre-combustion chamber is only supplied to the lowest region of the pre-combustion chamber, and this supply takes place from the space into which the fresh air initially flows, via openings which are located in the ceiling of this space. Because of the thermal stratification present there, the still most heated fresh air of the space is led into the pre-combustion chamber, so that the less heated, colder air flows into the nozzle arrangement as secondary air.
  • the nozzle body can be equipped with an inner circulation web, which is used to connect the nozzle body to the plate.
  • the respective contours should correspond to one another.
  • the passage opening is also used to promote the combustion efficiency and also the exhaust gas behavior of the device to make the partition and the inner cross section of the nozzle body rectangular.
  • two opposing circulation plates can be connected to the partition in the direction of the afterburning chamber, leaving an air gap. At their free end, these plates tear edge regions of the mixed gas flow outward and lead around the circulation plates and through the air gap again. A spreading apart of the circulation plates has a particularly advantageous effect.
  • the half apex angle or the half spread angle smaller than 45 degrees and larger than 15 degrees, and in particular in the size range from 20 degrees to 35 degrees, as tests have shown .
  • the nozzle body, the plate and the circulation plates should be made of high-heat-resistant steel sheet.
  • the burning process in its entirety proceeds as follows.
  • the fuel is burned or gasified in the pre-combustion chamber under the influence of the primary air.
  • the fuel gases and exhaust gases occurring in the pre-combustion chamber pass through the nozzle body and are mixed with the secondary air as they pass through.
  • a direct combustion into the afterburning chamber takes place immediately after the admixture.
  • the door can have a chamber, that is to say a door which can also be referred to as a "backpack door", the primary and secondary air each exiting from the upper and lower chamber parts through an opening.
  • the door can also be a double-wall door, the space between the two walls being connected on the one hand to the pre-combustion chamber and on the other hand to the annular space.
  • the operability of the combustion device according to the invention is fundamentally as simple as possible.
  • the fresh air inlet opening does not have to be arranged in the one for the fuel filling opening; rather, it can also be arranged in any other way.
  • a customary heating flap can be provided for the optimization of the burning behavior during the heating phase, which is only opened during the heating. Since this flap remains closed, the fresh air inlet opening, which may be integrated with the fuel filler opening, and the flue gas outlet are in fact the only actual openings of the combustion device.
  • the fresh air inlet opening is arranged in the lower or middle third of the height of the pre-combustion chamber, preferably in the region of the lower 30% to 50% of the height thereof .
  • Such a design has proven to be optimal in burning tests.
  • the design of the control element as a flap is sufficient, which can be pivoted between two end positions and can only be locked in these.
  • the air inlet opening is completely closed in one end position, while the other position is the operating position, which does not have to be changed and ensures optimum combustion conditions.
  • the operator is relieved of the need to readjust the combustion conditions several times, for example after observing the combustion conditions, in order to find the correct relationship between the quantities of primary air and the secondary air.
  • the drawing shows a vertical longitudinal section along the depth direction of the burner.
  • the burner Seen in the circumferential direction, the burner consists of a front wall 1, two side walls 2, 3 and a rear wall 4 and a bottom wall 5 and a top wall 6.
  • a relatively large opening 7 which represents the fuel fill opening.
  • a partition 8 is provided in the interior of the device, in which a passage opening 9 is formed centrally and which in the illustrated case is identical to or formed by the ceiling wall.
  • the through opening in the elevation is rectangular, and in the embodiment shown the long rectangular side extends in the width direction of the device, that is, between the two side walls 2 and 3 thereof, while the rectangular Narrow side runs parallel to the drawing plane.
  • a nozzle body 10 which is surrounded by an annular space 11, is inserted at the passage opening 9.
  • This annular space 11 continues because of the fresh air inlet opening located in the region of the front wall 1 in the form of an air shaft 12 through the dividing wall 8 below the latter in the region of the front wall 1.
  • the air shaft 12 is used to supply secondary air to the annular space 11 and thus to the nozzle body 10.
  • the nozzle body 10 has at its tapered end a circumferential web 13.
  • the tapered end of the nozzle body 10 is opposite a plate 14, on the other side of the front wall 1 and the rear wall 4 facing circulation plates 15 and 16 are provided with a circumferential web, which of the plate 14th are spread apart from one another.
  • the plates 15 and 16 and the nozzle body 10 are each left on the plate 14 an air gap 17 or 18 attached, for example by spot welding.
  • the space located below the partition 8 represents the pre-combustion chamber 19, while the space located above the partition represents the afterburning chamber 20.
  • the afterburning chamber 20 ends at the top in a flue gas vent 21, which for example can initially also lead into a heating flue.
  • the fuel filler opening 7 also represents the front wall 1 with respect to the fresh air inlet opening which, in the area of an associated door 22, has an inlet opening 23 which is only relatively small in cross section.
  • This opening 23 is assigned a flap 24 for adjusting the effective cross section of the opening 23.
  • the fresh air inlet opening 23 is arranged in approximately 30% to 50% of the height of the pre-combustion chamber 19.
  • the flap 24 is pivotable between a closed position and an open position, the actual operating position and can only be locked in this. Intermediate positions of the flap 24 are therefore not provided.
  • the door 22 is designed as a double-wall door, that is to say as a door with an additional rear wall 25 with through-openings 26 for primary air for the pre-combustion chamber 19.
  • the rear wall 25 is connected to the front wall 27 of the door 22 via bolts 28. In the space between the front wall 27 and the rear wall 25 of the door 22, the air duct 12 opens, which leads to the annular space 11.
  • the secondary air entering through the upper part of the opening 23 first enters the air shaft 12 and from there into the annular space 11.
  • the latter is well supplied with heat by burning fuel in the pre-combustion chamber 19, which passes through the partition 8.
  • a chamotte lining 29 is in the area of the partition 8 provided that practically represents a long-term heat storage and otherwise forms the partition 8 in the true sense.
  • the secondary air entering the annular space 11 is heated very strongly there, for example to a temperature of more than 500 ° C.
  • the secondary air which is heated to a very high degree, passes from the annular space 11 via the air gap 18 into the interior of the nozzle body 10.
  • the secondary air guided in this way is already mixed in the area of the nozzle body 10 with the exhaust gases and combustion gases of the pre-combustion chamber 19, and without a noticeable drop in temperature, in any case not below the ignition temperature of the combustion gases.
  • the very strongly heated secondary air is therefore available for burning off the fuel gases, so that the afterburning can take place very effectively.
  • the pre-burning of the fuel in the pre-combustion chamber 19 takes place with the participation of the primary air entering through the upper part of the fresh air inlet opening 23. This pre-burning largely also represents gasification of the fuel, the fuel gases being produced which are burned off in the afterburning chamber 20.
  • all walls of the burner can be provided with a chamotte lining 30 in a conventional and customary manner.
  • the plate 14 and the plates 15 and 16 are unlined parts, for the manufacture of which particularly high-temperature steel sheet is to be used.
  • a wall body 31 with fireclay lining 32 which at its free end merges into the flue gas outlet 21 and is otherwise attached to the ceiling wall 6 in the illustrated embodiment via angle profiles 33.
  • This attachment can easily be one that allows the exchange of the wall body 31 and its internal internals.
  • the burning device can be both an insert oven around which a stove setter builds up the tile part of a tile stove while leaving the necessary air guidance spaces, and also a basic stove, regardless of whether it is prefabricated wholly or partly by the factory or built from individual parts on site by a stove setter , as well as a boiler, in or around which the necessary water or air ducts with associated heat exchanger devices would then have to be installed, but which do not affect the inventive concept of the actual burning part and in turn are not affected by this.
  • the burner can also be a fireplace or a kitchen stove.
  • the combustion device shown can also be operated "upside down", contrary to the illustration given. H. with a pre-combustion chamber arranged above the afterburning chamber. Depending on the size of the nozzle body, a grating can then be provided in its inlet area or above it, in order to prevent wood or coal from falling into the narrowest area of the nozzle body.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennvorrichtung zum Verbrennen von Holz oder Kohle nach dem ersten Teil des Patentanspruchs 1.
  • Bei der aus der Buderus-Firmenschrift "DIWO" bekannten, als Einsatzofen zu verstehenden Brennvorrichtung liegen Vorbrennkammer und Nachbrennkammer in Tiefenrichtung des Ofens gesehen hintereinander und innerhalb des Ofens und ist bei der Ausführungsform für das Verbrennen von Kohle am Boden der Vorbrennkammer ein Gitterrost vorgesehen, der zum Verbrennen von Holz durch eine Schamotteplatte ersetzt wird. Die Trennwand geht von der Deckenwand aus, erstreckt sich quer über die Breite des Ofens, und zwar am hinteren Ende der Vorbrennkammer, und läßt zwischen ihrem freien unteren Ende, das in einem Abstand zum Gitterrost angeordnet ist, und einem vorspringenden Abschnitt der Rückwand die Durchtrittsöffnung bestehen. In der Frontwand sind in unterschiedlicher Höhe mindestens vier Frischluft-Einlauföffnungen je mit einem Verstellschieber vorgesehen. Der Brennstoff verbrennt bzw. vergast in der Vorbrennkammer unter Mitwirkung der Frischluft; die dabei entstehenden Abgase, Brenngase und der Rest der Frischluft werden in dem Bereich der Durchtrittsöffnung mit weiterer Frischluft vermischt, die unterhalb der Vorbrennkammer durch den dort gelegenen Aschenraum hindurchgeführt und dabei erwärmt wird. Das so gebildete Gasgemisch verbrennt in der Nachbrennkammer. Die Bedienung dieses Einsatzofens zur Gewährleistung eines guten Brenn- und Emissionsverhaltens macht eine große Erfahrung im Umgang mit dem Einsatzofen erforderlich und im übrigen auch die optische Überwachung des Brennvorgangs in der Vorbrennkammer, wozu die Abschlußtür für Brennstoff-Einfüllöffnung mit einer feuerfesten Sichtscheibe ausgestattet ist.
  • Brennwirkungsgrad und Emissionsverhalten dieses bekannten Ofens entsprechend selbstverständlich den diesbezüglichen Vorschriften, sind aber durchaus verbesserungswürdig, insbesondere in Hinblick auf zwischenzeitliche generelle lokale Brennverbote insbesondere für Holz.
  • Aus DE-C1 38 33 090 ist eine Brennvorrichtung der eingangs bezeichneten Gattung bekannt. Diese Vorrichtung macht jedoch von zwei Trennwänden Gebrauch, die im Bereich von Durchtrittsöffnungen über ein Schachtrohr miteinander in Verbindung stehen, innerhalb dessen ein verhältnismäßig kompliziert herzustellender Düsenkörper angeordnet ist. Diese bekannte Vorrichtung, die zwar bereits die Nachteile der vorstehend erörterten bekannten Vorrichtung überwindet und bei der Vorbrennkammer und Nachbrennkammer ebenfalls innerhalb der Vorrichtung angeordnet sind, ist jedoch in ihrer Gesamtheit wegen der Herstellung insbesondere des Düsenkörpers aus hochhitzefestem Material und dessen konstruktiv aufwendiger Gestaltung sehr teuer, und zwar auch bei Massenherstellung, so daß wegen des hohen Gestehungspreises der bekannten Vorrichtung die grundsätzlich erreichbare umweltfreundliche Verbrennung nicht bzw. nur in geringem Umfang zur Anwendung kommt.
  • Darüber hinaus zeigt die FR-A-2 558 241 eine Brennvorrichtung, bei der bereits die Frischluft in die Vorrichtung eintritt, und die Frischluft erst anschließend über getrennte Kanäle einerseits der Vorbrennkammer und andererseits dem Nachbrennraum, nämlich über die Düsenanordnung zwischen Vorbrennkammer und Nachbrennraum, zugeführt wird.
  • Dabei befindet sich die Frischluft-Einlauföffnung jedoch auf der Höhe der Düsenanordnung, also am Übergang zwischen Vorbrennkammer und Nachbrennkammer, so daß die eintretende Frischluft auf sehr kurzem Weg in die Düsenanordnung und damit in die Nachbrennkammer gelangen kann, und entsprechend wenig vorerwärmt ist. Die Zuführung der Primärluft in die Vorbrennkammer wird dagegen nur in den untersten Bereich der Vorbrennkammer zugeführt, und diese Zuführung erfolgt von dem Zwischenraum aus, in den die Frischluft zunächst einströmt, über Öffnungen, die sich in der Decke dieses Zwischenraumes befinden. Aufgrund der dort vorhandenen Wärmeschichtung wird also gerade die noch am meisten erwärmte Frischluft des Zwischenraumes in die Vorbrennkammer geführt, so daß als Sekundärluft die weniger erwärmte, kältere Luft in die Düsenanordnung strömt.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Brennvorrichtung so weiterzubilden, daß mittels der einströmenden und in ihrer Menge einfach zu regelnden Frischluft ein optimales Brennverhalten der gesamten Brennvorrichtung, also sowohl in der Vorbrennkammer als auch in der Nachbrennkammer, erreicht wird bei gleichzeitig einfachem und kostengünstigem, anpassungsfähigem Aufbau der Brennvorrichtung.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Zur Begünstigung der gegenseitigen Vermischung von Sekundärluft und Brenngas kann der Düsenkörper mit einem inneren Umlaufsteg ausgestattet sein, der zum Anschluß des Düsenkörpers an der Platte dient.
  • Bei zweckmäßig etwas kleinerer Ausbildung der Öffnung in der Platte gegenüber dem freien Ende des Düsenkörpers sollten die jeweils zugehörigen Konturen einander entsprechen. Auch wiederum für die Begünstigung des Brennwirkungsgrades und zudem des Abgasverhaltens der Vorrichtung sind die Durchtrittsöffnung der Trennwand und der Innenquerschnitt des Düsenkörpers sinnvollerweise rechteckig zu gestalten.
  • Zur besseren Vermischung von Sekundärluft und Brenngas können in Richtung auf die Nachbrennkammer an die Trennwand zwei einander gegenüber liegende Zirkulationplatten unter Belassung eines Luftspalts angeschlossen sein. Diese Platten reißen an ihrem freien Ende Randbereiche des vermischten Gasstroms nach außen und führen um die Zirkulationsplatten herum und durch den Luftspalt erneut zu. Dabei wirkt sich eine Auseinanderspreizung der Zirkulationsplatten besonders vorteilhaft aus.
  • Für die Gestaltung des Düsenkörpers mit seiner Querschnittsverjüngung und die Auseinanderspreizung der Zirkulationsplatten empfiehlt sich die Ausbildung des halben Scheitelwinkels bzw. des halben Spreizungswinkels kleiner als 45 Grad und größer als 15 Grad, und insbesondere im Größenbereich von 20 Grad bis 35 Grad, wie Versuche gezeigt haben.
  • Wegen der hohen Temperaturen der Verbrennung in der Nachbrennkammer sollten der Düsenkörper, die Platte und die Zirkulationsplatten aus hoch-hitzefestem Stahlblech hergestellt sein.
  • Der Brennvorgang in seiner Gesamtheit läuft wie folgt ab. Der Brennstoff wird unter Einwirkung der Primärluft in der Vorbrennkammer verbrannt bzw. vergast. Gleichzeitig treten die in der Vorbrennkammer anfallenden Brenngase und Abgase durch den Düsenkörper hindurch und werden beim Durchtritt mit der Sekundärluft vermischt. Zugleich findet unmittelbar nach der Beimischung eine Verbrennung gerichtet in die Nachbrennkammer statt.
  • Die Aufteilung der durch die Frischluft-Einlauföffnung eintretenden Gesamtluft in Primärluft und Sekundärluft erfolgt bei entsprechender Gestaltung einer der Frischluft-Einlauföffnung zugeordneten Tür automatisch. Für eine richtige Aufteilung bedarf es keines äußeren Eingriffs; maßgeblich ist die höhengerechte Anordnung der Frischluft-Einlauföffnung in der Tür und deren Gestaltung. Das an der Tür vorzusehende Regelelement dient lediglich der Drosselung der Heizleistung durch Beeinflussung in erster Linie der Menge der Primärluft. Für die automatische Aufteilung der Frisch-luft kann die Tür eine Kammer aufweisen, also eine auch als "Rucksacktür" zu bezeichnende Tür sein, wobei aus dem oberen bzw. unteren Kammerteil je durch eine Öffnung die Primär- bzw. Sekundärluft austritt. Die Tür kann aber auch eine Doppelwand-Tür sein, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Wänden einerseits mit der Vorbrennkammer und andererseits mit dem Ringraum in Verbindung steht.
  • Durch die Vorsehung lediglich einer einzigen Frischluft-Einlauföffnung mit zugehörigem Regelelement ist die Bedienbarkeit der erfindungsgemäßen Brennvorrichtung grundsätzlich so einfach wie überhaupt möglich. Die Frischluft-Einlauföffnung muß übrigens keinesfalls in der für die Brennstoff-Einfüllöffnung angeordnet sein; sie kann vielmehr auch beliebig anderweitig angeordnet sein.
  • Ausgiebige Brennversuche zur Bestimmung der optimalen Größenverhältnisse für bestimmte Heizleistungen und insbesondere zur Überprüfung des Emissionsverhaltens und Brennwirkungsgrades haben auch für die neu gestaltete erfindungsgemäße Brennvorrichtung gezeigt, daß der ungünstigste CO-Emissionswert, der während der Anheizphase auftritt, weit unter dem aufgrund gesetzlicher Vorschriften zulässigen durchschnittlichen CO-Maximalwert von 6.000 ppm CO für Öfen mit Festbrennstoffen liegt; die gemessenen ungünstigsten Maximalwerte liegen zwischen 2.000 und 3.000 ppm CO, während der Durchschnittswert bei nur 1.000 bis 1.200 ppm CO liegt. Diese Werte sind nicht nur besser als gesetzlich zulässig, sondern liegen sogar auch weit unter den bisher anderweitig erreichten Werten. Auch der erreichte Brenn-Wirkungsgrad mit knapp unter 90 % und gelegentlich sogar auch deutlich über 90 % ist weit besser als der aufgrund von Vorschriften zulässige Mindestwirkungsgrad von 75 %. Selbstverständlich kann für die Optimierung des Brennverhaltens während der Anheizphase eine übliche Anheizklappe vorgesehen sein, die nur während des Anheizens geöffnet wird. Da diese Klappe im übrigen geschlossen bleibt, stellen die Frischluft-Einlauföffnung, die möglicherweise mit der Brennstoff-Einfüllöffnung integriert ist und der Rauchgasabzug in der Tat die einzigen eigentlichen Öffnungen der Brennvorrichtung dar.
  • Für eine optimale Aufteilung der Frischluft in Primärluft und Sekundärluft mittels der Tür kann dadurch Sorge getragen werden, daß die Frischluft-Einlauföffnung im unteren oder mittleren Drittel der Höhe der Vorbrennkammer, vorzugsweise im Bereich der unteren 30 % bis 50 % der Höhe derselben, angeordnet ist. Eine solche Bemessung hat sich bei Brennversuchen als optimal erwiesen.
  • Aus dieser Sicht kommt in weiterer Alternative auch die Verwendung einer Doppelkammertür in Betracht, deren eine Kammer mit der Vorbrennkammer und deren andere Kammer mit dem Luftschacht in Verbindung steht.
  • Für die problemlose Einstellung der Brennverhältnisse reicht die Ausbildung des Regelelements als Klappe aus, die zwischen zwei Endstellungen verschwenkbar und nur in diesen arretierbar ist. Dabei ist in der einen Endstellung die Luft-Einlauföffnung vollständig geschlossen, während die andere Stellung die Betriebsstellung ist, die nicht verändert werden muß und optimale Brennverhältnisse gewährleistet. Somit ist durch die entsprechende Gestaltung des Regelelements der Bediener der Notwendigkeit enthoben, etwa nach zwischenzeitlicher Beobachtung der Brennverhältnisse mehrfach nachregeln zu müssen, um die jeweils richtige Beziehung zwischen den Mengen der Primärluft und der Sekundärluft zu finden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung und ausschließlich beispielhaft beschrieben; die Zeichnung zeigt einen vertikalen Längsschnitt entlang der Tiefenrichtung der Brennvorrichtung.
  • In Umfangsrichtung gesehen besteht die Brennvorrichtung aus einer Frontwand 1, zwei Seitenwänden 2, 3 und einer Rückwand 4 sowie aus einer Bodenwand 5 und einer Deckenwand 6. In der Frontwand 1 ist eine verhältnismäßig sehr große Öffnung 7 vorgesehen, die die Brennstoff-Einfüllöffnung darstellt.
  • Im Inneren der Vorrichtung ist eine Trennwand 8 vorgesehen, in der zentral eine Durchtrittsöffnung 9 ausgebildet ist und die im dargestellten Fall mit der Deckenwand identisch bzw. von dieser gebildet ist. In Hinblick auf die rechteckige Aufrißgestalt der Vorrichtung in ihrer Gesamtheit ist die Durchtrittsöffnung im Aufriß rechteckig gestaltet, und zwar erstreckt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Rechteck-Langseite in Breitenrichtung der Vorrichtung, also zwischen den beiden Seitenwänden 2 und 3 derselben, während die Rechteck-Schmalseite parallel zur Zeichnungsebene verläuft.
  • An der Durchtrittsöffnung 9 ist ein Düsenkörper 10 eingesetzt, der von einem Ringraum 11 umgeben ist.
  • Dieser Ringraum 11 setzt sich wegen der beim dargestellten Ausführungsbeispiel tiefer als die Trennwand 8 gelegenen Frischluft-Einlauföffnung im Bereich der Frontwand 1 in der Form eines Luftschachtes 12 durch die Trennwand 8 hindurch unter diese fort. Der Luftschacht 12 dient der Zuführung von Sekundärluft zum Ringraum 11 und damit zum Düsenkörper 10.
  • Der Düsenkörper 10 besitzt an seinem verjüngten Ende einen Umlaufsteg 13. Dem verjüngten Ende des Düsenkörpers 10 liegt eine Platte 14 gegenüber, an deren anderen Seite der Frontwand 1 und der Rückwand 4 zugewandte Zirkulationsplatten 15 und 16 mit Umlaufsteg vorgesehen sind, die von der Platte 14 aus gesehen auseinander gespreizt sind. Die Platten 15 und 16 und der Düsenkörper 10 sind an der Platte 14 je unter Belassung eines Luftspalts 17 bzw. 18 befestigt, beispielsweise durch Punktschweißung.
  • Der unterhalb der Trennwand 8 gelegene Raum stellt die Vorbrennkammer 19 dar, während der oberhalb der Trennwand abgelegene Raum die Nachbrennkammer 20 darstellt. Die Nachbrennkammer 20 endet oben in einem Rauchgasabzug 21, der beispielsweise zunächst auch noch in einen Heizzug führen kann.
  • Die Brennstoff-Einfüllöffnung 7 stellt die Frontwand 1 betreffend auch zugleich die Frischluft-Einlauföffnung dar, die im Bereich einer zugehörigen Tür 22 ein im Querschnitt nur verhältnismäßig sehr kleine Einlauföffnung 23 aufweist. Dieser Öffnung 23 ist eine Klappe 24 zur Verstellung des wirksamen Querschnitts der Öffnung 23 zugeordnet. Die Frischluft-Einlauföffnung 23 ist in etwa 30 % bis 50 % der Höhe der Vorbrennkammer 19 angeordnet. Die Klappe 24 ist zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung, der eigentlichen Betriebsstellung verschwenkbar und nur in diesen arretierbar. Zwischenstellungen der Klappe 24 sind also nicht vorgesehen.
  • Die Tür 22 ist als Doppelwand-Tür ausgebildet, also als Tür mit einer zusätzlichen Rückwand 25 mit Durchtrittsöffnungen 26 für Primärluft für die Vorbrennkammer 19. Die Rückwand 25 steht mit der Frontwand 27 der Tür 22 über Bolzen 28 in Verbindung. In dem Zwischenraum zwischen der Frontwand 27 und der Rückwand 25 der Tür 22 mündet der Luftschacht 12, der zum Ringraum 11 führt.
  • Die durch den oberen Teil der Öffnung 23 eintretende Sekundärluft gelangt zunächst in den Luftschacht 12 und von diesem in den Ringraum 11. Letzterer ist durch das Verbrennen von Brennstoff in der Vorbrennkammer 19 gut mit Wärme versorgt, die durch die Trennwand 8 hindurchtritt. Um auch nach starker Reduzierung der Primärluftzuführung zur Vorbrennkammer 19 im Ringraum 11 die dort zugeführte Sekundärluft während einer gewissen Zeit noch verhältnismäßig gut erwärmen zu können, ist im Bereich der Trennwand 8 eine Schamotteauskleidung 29 vorgesehen, die praktisch einen Langzeit-Wärmespeicher darstellt und im übrigen im eigentlichen Sinne die Trennwand 8 bildet.
  • Die in den Ringraum 11 eintretende Sekundärluft wird dort sehr stark erhitzt, beispw. auf eine Temperatur von mehr als 500 °C. Aus dem Ringraum 11 gelangt die so sehr stark erhitzte Sekundärluft über den Luftspalt 18 in das Innere des Düsenkörpers 10.
  • Die solchermaßen geführte Sekundärluft wird bereits im Bereich des Düsenkörpers 10 mit den Abgasen und Brenngasen der Vorbrennkammer 19 vermischt, und zwar ohne daß es dabei zu einer merklichen Temperaturabsenkung kommt, jedenfalls zu keiner solchen unterhalb der Zündtemperatur der Brenngase. Für das Abbrennen der Brenngase steht daher die sehr stark erhitzte Sekundärluft zur Verfügung, so daß das Nachbrennen sehr wirkungsvoll ablaufen kann.
  • Das Vorbrennen des Brennstoffs in der Vorbrennkammer 19 findet unter der Mitwirkung der durch den oberen Teil der Frischluft-Einlauföffnung 23 eintretenden Primärluft statt. Dieses Vorbrennen stellt weitgehend auch ein Vergasen des Brennstoffs dar, wobei die Brenngase entstehen, die in der Nachbrennkammer 20 abgebrannt werden.
  • Selbstverständlich können alle Wände der Brennvorrichtung in herkömmlicher und üblicher Weise mit einer Schamotteauskleidung 30 versehen sein. Lediglich der Düsenkörper 10, die Platte 14 und die Platten 15 und 16 sind unausgekleidete Teile, für deren Herstellung besonders hochhitzefestes Stahlblech zu verwenden ist.
  • Zum äußeren Abschluß des Ringraums 11 dient ein Wandungskörper 31 mit Schamotteauskleidung 32, der an seinem freien Ende in den Rauchgasabzug 21 übergeht und im übrigen beim dargestellten Ausführungsbeispiel über Winkelprofile 33 an der Deckenwand 6 befestigt ist. Diese Befestigung kann ohne weiteres eine solche sein, die den Austausch des Wandungskörpers 31 und seiner inneren Einbauten zuläßt.
  • Die erfindungsgemäße Brennvorrichtung kann ohne weiteres sowohl ein Einsatzofen sein, um den herum ein Ofensetzer unter Belassung der notwendigen Luftführungsräume den Kachelteil eines Kachelofens herumbaut, als auch ein Grundofen, gleichgültig ob fabrikmäßig ganz oder teilweise vorfabriziert oder von einem Ofensetzer an Ort und Stelle aus Einzelteilen errichtet, als auch ferner ein Heizkessel, in oder um den herum dann allerdings noch die notwendigen Wasser- bzw. Luftführungen mit zugehörigen Wärmetauschereinrichtungen einzubauen wären, die jedoch das erfindungsgemäße Konzept des eigentlichen Brennteils nicht tangieren und ihrerseits durch dieses auch nicht tangiert werden. Die Brennvorrichtung kann aber auch durchaus ein Kamin oder auch ein Küchenherd sein.
  • Die dargestellte Brennvorrichtung kann übrigens entgegen der gegebenen Darstellung auch "kopfstehend" betrieben werden, d. h. mit oberhalb der Nachbrennkammer angeordneter Vorbrennkammer. Je nach Größe des Düsenkörpers kann dann in dessen Einlaufbereich oder über diesem ein Gitterrost vorgesehen sein, um das Hineinfallen von Holz oder Kohle insbesondere in den engstem Bereich des Düsenkörpers zu verhindern.

Claims (17)

  1. Brennvorrichtung zum Verbrennen von Holz oder Kohle, bestehend aus
    - einer Frontwand (1) mit einer Brennstoff-Einfüllöffnung (7), aus zwei Seitenwänden (2,3), aus einer Rückwand (4), aus einer Bodenwand (5) und aus einer Deckenwand (6),
    - aus einer Tür (22) für die Brennstoff-Einfüllöffnung (7),
    - aus einem Regelelement zur Regelung des wirksamen Querschnitts einer Frischluft-Einlauföffnung (23),
    - aus einer Trennwand (8) zum Abschluß einer Vorbrennkammer (19) gegenüber einer Nachbrennkammer (20),
    - wobei in der Trennwand (8) eine Durchtrittsöffnung zwischen den beiden Kammern vorgesehen ist,
    - an die Durchtrittsöffnung der Trennwand (8) ein von einem Ringraum (11), der mit der Frischluft-Einlauföffnung (23) in Verbindung steht, umgebener, in Richtung auf die Nachbrennkammer (20) in seinem freien Innenquerschnitt verjüngter Düsenkörper (10) angesetzt ist,
    - zum außenseitigen Abschluß des Ringraumes (11) ein Wandungskörper (31) vorgesehen ist, der an die Trennwand (8) anschließt,
    - als Trennwand (8) eine der beiden Seitenwände (2, 3) die Rückwand (4), die Bodenwand (5) oder die Deckenwand (6) dient,
    - sich an das verjüngte Ende des Düsenkörpers (10) unter Belassung eines Luftspaltes (18) eine Platte (14) quer anschließt, die im Bereich des verjüngten Endes des Düsenkörpers (10) eine Öffnung aufweist,
    - die Platte (14) eine Begrenzungswand des Ringraumes (11) bildet,
    - der von der Vorbrennkammer (19) aus gesehene jenseits der Platte (14) gelegene Teil des Wandungskörpers (31) innenseitig die Nachbrennkammer (20) bildet, und
    - die Frischluft-Einlauföffnung (23) in einen Zwischenraum (50) mündet
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - die Frischluft-Einlauföffnung (23) im unteren oder mittleren Drittel der Höhe der Vorbrennkammer (19) angeordnet ist, und
    - der Zwischenraum (50) über Durchtrittsöffnungen (26) in seiner Rückwand (25) mit der Vorbrennkammer (19) in Verbindung steht.
  2. Brennvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Frischluft-Einlauföffnung (23) und der Zwischenraum (50) in der Tür (22) der Brennstoff-Einfüllöffnung (7) angeordnet sind.
  3. Brennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    als Regelelement zur Regelung des wirksamen Querschnitts der Frischluft-Einlauföffnung (23) eine Klappe (24) dient, die zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verschwenkbar und nur in diesen Endstellungen arretierbar ist.
  4. Brennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (10) über einen inneren Umlaufsteg (13) an die Platte (14) angeschlossen ist.
  5. Brennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur der Öffnung der Platte (14) der freien Innenkontur des verjüngten Endes des Düsenkörpers (10) entspricht.
  6. Brennvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnete, daß der Querschnitt der Öffnung der Platte (14) etwas kleiner als der freie Querschnitt des verjüngten Endes des Düsenkörpers (10) ist.
  7. Brennvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung der Trennwand (8) und der Innenquerschnitt des Düsenkörpers (10) rechteckig gestaltet sind.
  8. Brennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung auf die Nachbrennkammer (20) an die Trennwand (8) unter Belassung eines Luftspaltes (17) zwei einander gegenüber liegende Zirkulationsplatten (15, 16) angesetzt sind.
  9. Brennvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zirkulationsplatten (15, 16) in Richtung auf die Nachbrennkammer (20) auseinander gespreizt sind.
  10. Brennvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Scheitelwinkel (α) des Düsenkörpers (10) und/oder der halbe Spreizungswinkel (β) der beiden Zirkulationsplatten (15, 16) kleiner als 45 Grad und größer als 15 Grad sind.
  11. Brennvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der halbe Scheitelwinkel (α) des Düsenkörpers (10) und/oder der halbe Spreizungswinkel (β) der beiden Zirkulationsplatten (15, 16) im Bereich zwischen 20 Grad und 35 Grad liegt.
  12. Brennvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (10), die Platte (14) und die Zirkulationsplatten (15, 16) aus hoch-hitzefestem Stahl, Gußstahl oder Keramik bestehen.
  13. Brennvorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennwand (8) die Deckenwand (6) dient, die Platte (14) horizontal angeordnet ist und der Rauchgasabzug (21) am freien Ende des Wandungskörpers (31) ausgebildet ist.
  14. Brennvorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Trennwand eine der beiden Seitenwände (2, 3) oder die Rückwand (6) dient, daß die Platte (14) vertikal angeordnet ist und daß der Rauchgasabzug am freien Endes des Wandungskörpers (31) ausgebildet ist.
  15. Brennvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die Brennstoff-Einfüllöffnung (7) der Frontwand (1) in dieser ein Luftführungskanal (12) anschließt, der mit dem Ringraum (11) in Verbindung steht.
  16. Brennvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmalseite des rechteckigen Querschnitts des Düsenkörpers (10) an dessen verjüngtem Ende mindestens 1,5 cm und höchstens 6 cm, insbesondere zwischen 2 cm und 6 cm, mißt.
  17. Brennvorrichtung nach mindestens einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Bodenwand als Trennwand (8) im/am Einlaufbereich des Düsenkörpers (10) ein Rost ausgebildet ist.
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