DE4009316C2 - Heizvorrichtung für feste Brennstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für feste Brenn­ stoffe, insbesondere Kachelofeneinsatz, mit einem Feuerraum, der unten durch einen Rost und oben durch eine mit einer Rauchabzugsöffnung versehene Deckenwandung abgeschlossen ist.

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine besondere Gestaltung des Feuerraums die Heizleistung und den Ausbrand zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mit Abstand unterhalb der Deckenwandung, die Rauchabzugsöffnung teilweise überdeckend, eine Abdeckung aus einem feuerwider­ standsfähigen Material mit Wärmespeicherfähigkeit, insbesondere einem Feuerfestmaterial angeordnet ist, die im wesentlichen parallel zur Rostfläche ausgerichtet ist und die einen Rauch­ gasdurchtritt aufweist. Diese Ausgestaltung des Feuerraums hat den Vorteil, daß ohne nennenswerte Verkleinerung des Feuer­ raums, wie es für Heizeinrichtungen die mit Holz als festem Brennstoff beschickt werden sollen, wünschenswert ist, eine sehr viel bessere Rauchgasführung im Feuerraum erzielt wird. Überraschend hat sich nun gezeigt, daß durch die Anordnung der Abdeckung aus Feuerfestmaterial ein gleichmäßiger Durchbrand des Brennstoffes über die gesamte Rostfläche erzielt wird und daß darüber hinaus während der Anheizphase sich zunächst der Ruß an der Feuerraumwandung und insbesondere an der Abdeckung niederschlägt, daß aber bei Erreichen der Betriebstemperatur, selbst bei Teillast, diese Rußablagerungen selbsttätig abbren­ nen. Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß die Abdeckung aus einem feuerwiderstandsfähigen Material mit Wärmespeicherfähig­ keit, beispielsweise einem Schamotte-Material, hergestellt ist. Die Abdeckung nimmt dann nicht nur in erheblichem Maße aus den aufsteigenden Rauchgasen Wärme auf, sondern strahlt auch nach Abschluß der Anheizphase in erheblichem Maße Wärme in den Feu­ erraum einerseits und gegen die Seitenwandungen ab, wobei zu­ sätzlich noch eine Reflektionswirkung der vom Glutbett ausge­ henden Wärmestrahlung eintritt, so daß sehr schnell die für den Rußabbrand erforderliche Zündtemperatur erreicht wird, zugleich jedoch auch die Randzonen des auf dem Rost liegenden Brenn­ stoffs zusätzlich aufgeheizt werden, so daß auch hier nach kür­ zester Zeit ein vollständiger Abbrand stattfindet. Wird nun in den Bereich unterhalb der Abdeckung zusätzlich über entsprechend einstellbare Öffnungen Frisch­ luft eingeführt, so ergibt sich ein fast vollständiger Aus­ brand aller in den Rauchgasen enthaltenen brennbaren Bestand­ teilen noch innerhalb des Feuerraumes, da durch die Wärme­ strahlung der Abdeckung die Zündbedingungen für diese Gase eingehalten werden. Dies hat nicht nur eine bessere Ausnutzung der in diesen gasförmnigen Bestandteilen enthaltenen Wärme­ energie für die Heizleistung zur Folge, sondern auch eine Verminderung des Schadstoffanteils in den aus dem Feuerraum austretenden Abgasen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Umlenkkörper aus einem feuerwiderstandsfähigen Material mit Wärmespeicherfähigkeit mit Abstand unterhalb des in der Abdeckung angeordneten Rauchgasdurchtritts angeordnet ist. Durch diesen Umlenkkörper wird den aufsteigenden Rauchgasen eine ausreichende Verweilzeit in dem durch die Abdeckung und durch die Umlenkkörper selbst aufgeheizten Bereich er­ höht, so daß eine genügende Ausbrandzeit vorhanden ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rauchgasdurchtritt in etwa kreisförmig ausgebildet ist und koaxial fluchtend zur Rauchgasabzugsöffnung in der Abdeckung angeordnet ist.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Rauchgasdurchtritt durch wenigstens eine schmale Öffnung gebildet wird, die sich in etwa über die ganze Breite des Feuerraumes erstreckt. Hierdurch wird insbesondere in Verbindung mit einem mit Abstand hierzu angeordneten Umlenk­ körper der Strömungsverlauf der Abgase in einem Feuerraum mit rechteckigem Querschnitt günstig beeinflußt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zwischenraum oberhalb der Abdeckung gegenüber dem Rauch­ gasdurchtritt abgedeckt ist. Hierdurch wird vermieden, daß beispielsweise Flugasche sich in diesem Zwischenraum auf der Abdeckung niederschlägt, die nur schwierig zu entfernen ist und die nach längerer Benutzung durch Wärmeleitung zu viel Wärme von der Abdeckung an die Deckenwandung abgibt, die dann für die Aufheizung der Rauchgase im oberen Bereich fehlt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in den Rauchgasdurchtritt ein mit einer Vielzahl von kleinen Durchtrittsöffnungen versehener Körper eingesetzt ist, wobei die Summe der Durchtrittsquerschnitte in etwa dem Durch­ trittsquerschnitt des Rauchgasabzugs entspricht. Dieser Körper kann durch eine unterhalb des Rauchgasabzugs in die Abdeckung mit eingefügte Platte gebildet werden, die eine Vielzahl von kreisrunden oder düsenförmig ausgebildeten Löchern aufweist. Es können aber auch schlitzförmige, vor­ zugsweise quer zum Feuerraum (in bezug auf die Feurraumtür) erstreckende schlitzförmige Durchtrittslöcher vorgesehen werden. Um hier zu einer ausreichenden Festigkeit des Körpers zu gelangen, ist es zweckmäßig, wenn diese Schlitze durch eine Vielzahl senkrecht oder geneigt und mit Abstand zuein­ ander angeordnete Platten aus Feuerfestmaterial gebildet werden.

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

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Kachelofen­ einsatz mit rundem Rauchgasdurchtritt und Um­ lenkkörper,

Fig. 2 im Vertikalschnitt eine Ausführungsform mit rechteckigem Rauchgasdurchtritt und Umlenk­ körper,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungs­ form mit zwei schlitzförmigen Rauchgasdurch­ tritten,

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungs­ form mit einem Rauchgasdurchtritt in Form einer Vielzahl von Löchern,

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Ausführungsform gem. Fig. 4 bei abgenommener Deckenwandung,

Fig. 6 eine Ausführungsform mit einer durch eine Viel­ zahl paralleler Schlitze gebildeten Rauchgas­ durchtrittsöffnung.

Der in Fig. 1 dargestellte Kachelofeneinsatz 1 ist mit einer Frontplatte 2 versehen, die eine Beschickungstür 3, eine Feuerungstür 4 sowie eine Aschentür 5 trägt. Mit der Front­ platte 2 ist ein vorzugsweise aus Grauguß hergestellter Feuerraumkörper 6 verbunden, der auf seiner Außenseite mit hier nicht näher dargestellten, vertikal verlaufenden Rippen als Wärmeübertragungsflächen für die aufzuheizende Luft ver­ sehen ist. Die Luft wird in der für Kachelöfen mit Einsatz üblichen Weise am Feuerraumkörper 6 vorbeigeführt. Auf der Innenseite sind die senkrechten Wandungen des Feuerraumkör­ pers 6 mit Steinen oder Platten 7 aus einem feuerfesten Material, beispielsweise Schamotte, abgedeckt. Der Feuer­ raumkörper 6 ist nach oben durch eine Deckenwandung 8 abgeschlossen, die mit einer Rauchabzugsöffnung 9 zum Anschluß an den Kamin versehen ist. Der so umschlossene Feuerraum 10 ist nach unten durch einen Rost 11 üblicher Bauart abgeschlossen unter dem sich der Aschenraum mit dem Aschenkasten 12 befindet. Im Feuerraum 10 mit geringem Abstand zur Deckenwandung 8 ist nun der Feuerraum 10 nach oben durch eine Abdeckung 13 abgeschlossen, die aus einem feuerwiderstandsfähigen Material, vorzugsweise aus Schamotte­ platten besteht und in der unterhalb des Rauchgasabzugs ein Rauchgasdurchtritt 14 angeordnet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeipiel ist der Rauchgasdurchtritt 14 in etwa kreisförmig und koaxial zum Rauchgasabzug 9 ausgebildet. Mit Abstand unterhalb des Rauchgasdurchtritts 14 ist ein Umlenkkörper 15 von der Abdeckung 13 abgehängt, der den Rauchgasdurchtritt 14 überdeckt, so daß die Rauchgase nur unter Umlenkung in den Rauchgasdurchtritt gelangen können. In den oberen Bereich des Feuerraums 10, vorzugsweise im Bereich der Rückwand, mündet eine hier nur durch einen Pfeil dargestellte Sekundärluftzuführungseinrichtung 16 ein, die hinsichtlich der Luftdurchtrittsmenge einstellbar ist.

Die Ausführungsform gem. Fig. 2 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gem. Fig. 1, Die Abdeckung 13 ist bei diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Teilplatten gebildet, die im Bereich des Rauchgasabzuges 9 mit Abstand zueinander angeordnet sind und einen rechteckigen, sich über die ganze Breite des Feuerraumes 10 erstreckenden Spalt bilden. Mit Abstand unterhalb des Rauchgasdurchtritts 14 ist wiederum ein entsprechend plattenförmiger Umlenkkörper 15 angeordnet, der bei diesem Ausführungsbeispiel in entsprechenden Ausneh­ mungen der Feuerfestauskleidung der Seitenwände gehalten ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann eine regelbare Sekundärluftzuführungseinrichtung, wie anhand von Fig. 1 beschrieben, angeordnet sein.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 3 wird die Abdeckung 13 durch drei Teilplatten 13', 13", 13''' gebildet, wobei die Platte 13''' unmittelbar unterhalb der Gasabzugsöffnung 9 und mit Abstand zu den beiden anderen benachbarten Platten 13' bzw. 13" angeordnet ist, so daß hier zwei schmale, schlitzförmige Rauchgasdurchtritte 14 gebildet werden. Da die Abdeckung 13 verhältnismäßig dick ist und nach der Anheizphase vollständig aufgeheizt ist, werden die durch die schlitzförmigen Gasdurchtritte 14 tretenden Rauchgase ebenfalls aufgeheizt, so daß auch hier Rußablagerungen vollständig abbrennen. Die Schlitze können normal ausgebildet sein, da sie insgesamt einen ebenso großen Durchtrittsquer­ schnitt bilden wie der darüber angeordnete kreisförmige Ruchgasabzug 9.

Bei den Ausführungsformen gem. Fig. 2 und 3 ist zusätzlich der Zwischenraum 17 zwischen der Deckenwandung 8 und der Abdeckung 13 über die Breite des Feuerraums gegenüber dem Rauchgasabzug 9 durch entsprechende Formkörper 18 aus Feuer­ festmaterial abgeschlossen.

Bei der Ausführungsform gem. Fig. 4 ist unterhalb des Rauch­ gasabzugs 9 in der Abdeckung ein plattenförmiger Körper 19 eingesetzt, der mit einer Vielzahl von kleinen Durchtritts­ öffnungen 20 versehen ist. Die Summe der Durchtrittsquer­ schnitte entspricht hierbei in etwa dem freien Durchtritts­ querschnitt des Rauchgasabzuges 9. Die Aufsicht in Fig. 5 zeigt bei abgenommener Deckenwandung 8 die Anordnung der Durchtrittslöcher 20 im Körper 19. Auch hier ist zweckmäßiger­ weise der Zwischenraum 17 zwischen der Abdeckung 13 und der Deckenwandung 8 gegenüber dem Rauchgasdurchtritt durch ent­ sprechende Formkörper 18 abgeschlossen.

Die Ausführungsform in Fig. 6 zeigt eine Abwandlung der Aus­ führungsform nach Fig. 4, 5. Hier ist anstelle eines einzel­ nen Körpers mit einer Vielzahl von Löchern eine Reihe von Platten 19' eingesetzt, die schräg gestellt und mit Abstand zueinander eine Vielzahl von schlitzförmigen Durchtrittsöff­ nungen 20' bilden.

Die Anordnung einer Sekundärluftzuführungseinrichtung 16 hängt von der Größe des Feuerraumes 10 ab. Bei kleineren Feuerräumen reicht die von vorne zuführbare Sekundärluft aus, um einen vollständigen Ausbrand der Rauchgase im Feuer­ raum zu bewirken. Bei größeren Feuerräumen ist es dagegen zweckmäßig, wenn vorzugsweise von der Rückwand her zusätz­ lich Sekundärluft zu der Üblicherweise von vorne zugeführ­ ten Sekundärluft eingebracht wird.

Claims (6)

1. Heizvorrichtung für feste Brennstoffe, insbesondere Kachel­ ofeneinsatz, mit einem Feuerraum, der unten durch einen Rost und oben durch eine mit einer Rauchabzugsöffnung versehenen Deckenwandung abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit Abstand unterhalb der Deckenwandung (8) die Rauchabzugsöff­ nung (9) teilweise überdeckend eine Abdeckung (13) aus einem feuerwiderstandfähigem Material, insbesondere einem Feuerfest­ material, angeordnet ist, die im wesentlichen parallel zur Rostfläche (11) ausgerichtet ist und die einen Rauchgasdurch­ tritt (14, 20) aufweist.

2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umlenkkörper (15) aus einem feuerwiderstandfähigen Material, vorzugsweise einem Feuerfestmaterial, mit Abstand unterhalb des in der Abdeckung (13) angeordneten Rauchgas­ durchtritts (14) angeordnet ist.

3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rauchgasdurchtritt (14) in etwa kreisför­ mig ausgebildet und koaxial fluchtend zur Rauchgasabzugs­ öffnung (9) in der Abdeckung (13) angeordnet ist.

4. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rauchgasdurchtritt (14) durch wenigstens eine schmale Öffnung gebildet wird, die sich in etwa über die ganze Breite des Feuerraumes (10) erstreckt.

5. Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (17) oberhalb der Abdeckung (13) gegenüber dem Rauchgasdurchtritt (9) abgeschlossen ist.

6. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rauchgasdurchtritt (14) ein mit einer Vielzahl von kleinen Durchtrittsöffnungen (20) versehe­ ner Körper (19) eingesetzt ist, wobei die Summe der Durch­ trittsquerschnitte in etwa dem Durchtrittsquerschnitt des Rauchgasabzuges (9) entspricht.