Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Feuerungseinsatz zur Verbrennung von Stückholz, wie er im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 definiert ist.
Feuerungseinsätze zur Verbrennung von Stückholz werden in Holzöfen und -herden unterschiedlicher Konstruktion mit oder ohne nachgeordnetem Wärmetauscher, mit oder ohne Warmwasseraufbereitung, mit oder ohne Backofen und mit oder ohne Speichermasse verwendet. Im Allgemeinen umfassen sie einen Brennschacht mit einer Glutbettzone, einer Vergasungszone, in der Stückholz vergast wird, und einer Mischzone, in der das entstandene Gas mit zugeführter Sekundärluft vermischt wird, sowie Mittel zur Zufuhr von Primärluft in die Glutbettzone und Sekundärluft in die Mischzone. Die Befüllung des Brennschachts mit Stückholz kann auf verschiedene Weise erfolgen und hängt unter anderem davon ab, was für eine Art Abbrand angestrebt wird, beispielsweise ein Durchbrand oder ein seitlicher oder oberer Abbrand etc., wobei damit jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile verbunden sind.
Bezüglich des Wirkungsgrads der Verbrennung hat sich der obere Abbrand als vorteilhaft erwiesen, bei dem ein relativ niederer Stückholzhaufen nach oben brennt und im Laufe der Verbrennung immer wieder Stückholz zugeführt wird. Die Stückholzzufuhr kann oben oder seitlich von Hand automatisiert oder durch geeignete Anordnung eines Füllschachts erfolgen.
Aus der US-A-4 341 879 ist ein Beispiel eines Feuerungseinsatzes zur Verbrennung von Stückholz durch oberen Abbrand bekannt, das eine Stückholzretorte mit einem Brennschacht mit einer Glutbettzone aufweist, sowie einen Füllschacht, der von schräg oben herkommend seitlich unten in den Brennschacht mündet, sodass im Betrieb im Füllschacht vorhandenes Stückholz seitlich in die Glutbettzone im Brennschacht rutscht. Am Boden des Brennschachts ist eine Bodenplatte angeordnet, die in ihrem dem Füllschacht abgewandten Randbereich schmale Luftzufuhröffnungen aufweist, durch die hindurch Primärluft zwischen die dem Füllschacht abgewandte Brennschachtwand und das Stückholz im Brennschacht geleitet wird.
Ein Nachteil dieses Feuerungseinsatzes besteht darin, dass die bei der Verbrennung entstehende Asche sich auf der Bodenplatte ansammelt und von dort auf aufwändige Weise entfernt werden muss.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Feuerungseinsatz zur Verbrennung von Stückholz der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die entstehende Asche sich nicht im Brennschacht ansammelt und der einen regelmässigen und effizienten Abbrand von Stückholz ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemässen Feuerungseinsatz gelöst, wie er im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Ein erfindungsgemässer Feuerungseinsatz zur Verbrennung von Stückholz umfasst im Wesentlichen eine Stückholzretorte, die einen Brennschacht mit einer Glutbettzone aufweist, sowie einen Füllschacht, der von schräg oben herkommend seitlich unten in den Brennschacht mündet, sodass im Betrieb im Füllschacht vorhandenes Stückholz seitlich in die Glutbettzone im Brennschacht rutscht. Am Boden des Brennschachts ist ein Heizrost angeordnet, durch den hindurch Primärluft der Glutbettzone zuführbar ist.
Der Füllschacht sorgt für eine kontinuierliche Zuführung von Stückholz in den Brennschacht auf den Heizrost, sodass während mehrerer Stunden eine regelmässige Verbrennung stattfinden kann, ohne dass es nötig ist, dass eine Person Stückholz nachfüllt. Dadurch, dass am Boden des Brennschachts ein Heizrost angeordnet ist, fällt die beim Verbrennen von Stückholz entstehende Asche durch die Rostöffnungen aus dem Brennschacht heraus und sammelt sich nicht auf dessen Boden an. Ausserdem sorgt eine Primärluftzuführung von unten her durch den Heizrost hindurch in die Glutbettzone für einen optimalen Abbrand des Stückholzes.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Füllschacht mit Füllschachtwand so in einem Füllschachtgehäuse angeordnet, dass im Betrieb Primärluft und/oder Sekundärluft im Füllschachtgehäuse zumindest einen Teil des Füllschachts umströmt. Dadurch wird der Füllschacht gekühlt und nicht unnötig Stückholz im Füllschacht vergast.
Mit Vorteil verläuft die Wand des Brennschachts im Bereich der Glutbettzone gegenüber der Mündung des Füllschachts von oben her schräg zum Heizrost hin. Die Glutbettzone verbrei tert sich so von unten nach oben, wodurch sich ein noch optimalerer Abbrand ergibt.
Vorzugsweise weist die schräg verlaufende Wand des Brennschachts neben dem Heizrost vertikale Schlitze für die Zufuhr von Primärluft in die Glutbettzone auf. Dies bewirkt eine weitere Verbesserung des Abbrands.
Im Folgenden wird der erfindungsgemässe Feu-erungseinsatz unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels detaillierter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Feuerungseinsatzes;
Fig. 2 eine Schnittansicht des Feuerungseinsatzes gemäss der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Feuerungseinsatzes gemäss der Linie B-B in Fig. 2; und
Fig. 4 eine Schnittansicht des Feuerungseinsatzes gemäss der Linie C-C in Fig. 2.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Feuerungseinsatzes umfasst eine Stückholzretorte 1 mit einem Brennschacht 11, dessen Boden durch einen Heizrost 12 mit Rostöffnungen 121 gebildet ist. Das Innere des Brennschachts 11 kann funktionsmässig in eine Glutbettzone 13, eine vergasungszone 14, in der Stückholz vergast wird, und eine Mischzone 15, in der das entstan-dene Gas mit zugeführter Sekundärluft 8 vermischt wird, unterteilt werden. Oberhalb des Brennschachts 11 ist eine Flammberuhigungszone 5 mit nachgeschalteter Wärmeentnahme angedeutet.
Die den Brennschacht 11 umgebende Wand besteht aus vier feuerfesten Steinen 111-114, z.B. aus Schamotte, die gasdicht zusammengesetzt sind. Zur besseren Abdichtung sind die Verbindungsbereiche zwischen den beiden unteren feuerfesten Steinen 111, 112 und die Verbindungsbereiche zwischen den beiden oberen feuerfesten Steinen 113, 114 zueinander versetzt. Der feuerfeste Stein 114 ist mit Luftdurchlässen 117 für die Zufuhr von Sekundärluft 8 in die Mischzone 15 versehen. Die feuerfesten Steine 111 und 114 begrenzen gemeinsam eine \ffnung 116, in die ein Füllschacht 2 mündet. Unterhalb der \ffnung 116 verläuft der feuerfeste Stein 111 schräg nach unten zum Heizrost 12 hin. Der gegenüberliegende feuerfeste Stein 112 verläuft ebenfalls von oben her schräg nach unten zum Heizrost 12 hin.
Direkt neben dem Heizrost 12 weist er vertikale Schlitze 115 für die Zufuhr von Primärluft 7 in die Glutbettzone 13 auf.
Unterhalb der Stückholzretorte 1 ist eine Aschenkammer 6 mit einem herausziehbaren Aschenbehälter 60 angeordnet. Zum Heizrost 12 hin weist die Aschenkammer 6 eine \ffnung 61 auf, durch die einerseits die bei der Verbrennung entstehende Asche in die Aschenkammer 6 und den Aschenbehälter 60 fällt und anderseits Primärluft 7 über die Rostöffnungen 121 des Heizrosts 12 und die vertikalen Schlitze 115 des feuerfesten Steins 112 in die Glutbettzone 13 des Brennschachts 11 gelangt.
Der Füllschacht 2 ist bogenförmig und sich nach unten aufweitend ausgebildet, wobei er in seinem obersten Bereich vertikal und im Bereich der Mündung zum Brennschacht 11 weniger steil verläuft. Er ist in einem Füllschachtgehäuse 3 angeordnet und mit einem aufschwenkbaren Deckel 4 gasdicht verschlossen. Ein Gasaustritt über den Füllschacht 2 während des normalen Betriebs ist so verhindert. Der Füllschacht 2 ist mit Stückholz 9 gefüllt, das aufgrund der Schwerkraft laufend in den Brennschacht 11 rutscht, sobald es dort Platz hat, und wo es dann verbrannt wird. Im untersten Bereich des Füllschachts 2 befindet sich eine Trocknungszone 16, in der das Stückholz 9 bereits vor dem Eintritt in den Brennschacht 11 getrocknet wird.
Der Raum innerhalb des Füllschachtgehäuses 3 ist durch eine Zwischenwand 31 in einen oberen Teil 32, in dem sich der Füllschacht 2 befindet, und einen unteren Teil 33 unterteilt. Der obere Teil 32 weist einen Lufteinlass 321, dessen \ffnungsquerschnitt mittels eines Drehschiebers 323 einstellbar ist, und einen Luftauslass 322 für Sekundärluft 8 auf. Durch den Lufteinlass 321 gelangt Sekundärluft 8 in den oberen Teil 32 des Füllschachtgehäuses 3, umströmt den Füllschacht 2 und strömt dann durch den Luftauslass 322 und die Luftdurchlässe 117 des feuerfesten Steins 114 in die Mischzone 15. Durch diesen Luftweg wird der Füllschacht 2 gekühlt, was eine vorzeitige Vergasung des darin befindlichen Stückholzes 9 verhindert.
Der untere Teil 33 umfasst einen Lufteinlass 331, dessen \ffnungsquerschnitt mittels eines Drehschiebers 333 ein stellbar ist, und einen Luftauslass 332 für Primärluft 7. Durch den Lufteinlass 331 gelangt Primärluft 7 in den unteren Teil 33 des Füllschachtgehäuses 3, strömt dann durch den Luftauslass 332 in die Aschenkammer 6 und von dort aus durch die Heizrostöffnung 61 und die Rostöffnungen 121 im Heizrost 12 sowie die vertikalen Schlitze 115 im feuerfesten Stein 112 in die Glutbettzone 13.
Je nach Grösse des Füllschachts 2, Brennschachts 11 und Heizrosts 12 und zugeführter Primärluft 7 und Sekundärluft 8 ergeben sich unterschiedlich lange Abbrandzeiten einer Füllmenge. Mit 10 kg Hartholz sind bei einem Versuchsmodell schon Abbrandzeiten von 3 Stunden erreicht worden. Durch die erfindungsgemässe Geometrie des Feuerungseinsatzes und den laufenden Stückholznachschub ergibt sich ein regelmässiger Abbrand, mit dem eine optimale Verbrennung des Stückholzes 9 mit nur noch wenig brennbaren Abgasen erreicht werden kann.
Zu dem vorbeschriebenen Feuerungseinsatz sind weitere konstruktive Variationen realisierbar. Hier ausdrücklich erwähnt seien noch:
- Der Füllschacht 2 kann anstatt von Sekundärluft 8 von Primärluft 7 oder von beiden umströmt sein.
- Der Füllschacht 2 muss nicht unbedingt bogenförmig sein, sondern kann beispielsweise auch gerade, aber geneigt, oder abgewinkelt ausgebildet sein.
The present invention relates to a combustion insert for the combustion of logs as defined in the preamble of independent claim 1.
Furnace inserts for the combustion of logs are used in wood stoves and stoves of various designs with or without a downstream heat exchanger, with or without hot water preparation, with or without an oven and with or without storage mass. They generally comprise a combustion shaft with an ember bed zone, a gasification zone in which logs are gasified, and a mixing zone in which the resulting gas is mixed with supplied secondary air, and means for supplying primary air into the ember bed zone and secondary air into the mixing zone. The firing chute can be filled with logs in various ways and depends, among other things, on what type of burn-up is being sought, for example a burn-through or a side or top burn-up, etc., each with different advantages and disadvantages.
With regard to the efficiency of the combustion, the upper burn-up has proven to be advantageous, in which a relatively low pile of logs burns upwards and logs are repeatedly fed in during the combustion. The log feed can be automated by hand at the top or the side or by a suitable arrangement of a filling shaft.
From US-A-4 341 879 an example of a firing insert for the combustion of logs by upper combustion is known, which has a log retort with a burning shaft with an ember bed zone, as well as a filling shaft which opens obliquely from above into the bottom of the burning shaft, so that logs in the filling shaft slide laterally into the ember bed zone in the burning shaft. A base plate is arranged on the bottom of the firing shaft and has narrow air supply openings in its edge area facing away from the filling shaft, through which primary air is passed between the firing shaft wall facing away from the filling shaft and the logs in the firing shaft.
A disadvantage of this combustion insert is that the ashes generated during the combustion accumulate on the base plate and have to be removed from there in a complex manner.
The invention is therefore based on the object of providing a firing insert for the combustion of logs of the type mentioned at the outset, in which the ash formed does not accumulate in the combustion shaft and which enables logs to be burned regularly and efficiently.
This object is achieved by the furnace insert according to the invention, as defined in independent claim 1. Preferred design variants result from the dependent patent claims.
A firing insert according to the invention for the combustion of logs essentially comprises a log retort, which has a burning shaft with an ember bed zone, and a filling shaft, which, coming from diagonally above, opens laterally into the bottom of the burning shaft, so that in operation the logs present in the filling shaft laterally into the ember bed zone in the burning shaft slips. A heating grate is arranged on the bottom of the combustion shaft, through which primary air can be fed to the ember bed zone.
The filling shaft ensures that logs are continuously fed into the burner shaft on the heating grate so that regular combustion can take place over several hours without the need for a person to refill logs. Due to the fact that a heating grate is arranged on the bottom of the firing shaft, the ash that arises during the burning of logs falls out of the firing shaft through the grate openings and does not accumulate on its bottom. In addition, a primary air supply from below through the heating grate into the ember bed zone ensures optimum burning of the logs.
In a preferred exemplary embodiment, the filling shaft with the filling shaft wall is arranged in a filling shaft housing in such a way that, during operation, primary air and / or secondary air flows around at least part of the filling shaft housing in the filling shaft housing. This cools the hopper and does not unnecessarily gasify logs in the hopper.
Advantageously, the wall of the combustion shaft in the area of the ember bed zone runs obliquely from above towards the heating grate opposite the mouth of the filling shaft. The ember bed zone widens from bottom to top, resulting in an even more optimal burn-up.
The inclined wall of the combustion shaft preferably has vertical slots for the supply of primary air into the ember bed zone in addition to the heating grate. This further improves the burn-up.
The firing insert according to the invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings using an exemplary embodiment. Show it:
1 shows a sectional view of an exemplary embodiment of a firing insert according to the invention;
Fig. 2 is a sectional view of the furnace insert along the line A-A in Fig. 1;
Fig. 3 is a sectional view of the furnace insert along the line B-B in Fig. 2; and
4 shows a sectional view of the furnace insert according to line C-C in FIG. 2.
The illustrated embodiment of a furnace insert according to the invention comprises a log retort 1 with a combustion shaft 11, the bottom of which is formed by a heating grate 12 with grate openings 121. The inside of the combustion shaft 11 can be functionally divided into an ember bed zone 13, a gasification zone 14 in which logs are gasified, and a mixing zone 15 in which the resulting gas is mixed with supplied secondary air 8. Above the burner shaft 11, a flame calming zone 5 with subsequent heat removal is indicated.
The wall surrounding the burner shaft 11 consists of four refractory bricks 111-114, e.g. made of chamotte, which are assembled gas-tight. For better sealing, the connection areas between the two lower refractory bricks 111, 112 and the connection areas between the two upper refractory bricks 113, 114 are offset from one another. The refractory brick 114 is provided with air passages 117 for the supply of secondary air 8 into the mixing zone 15. The refractory bricks 111 and 114 jointly delimit an opening 116 into which a filling shaft 2 opens. Below the opening 116, the refractory stone 111 runs obliquely down to the heating grate 12. The opposing refractory stone 112 also runs obliquely from above to the heating grate 12.
Directly next to the heating grate 12, it has vertical slots 115 for the supply of primary air 7 into the ember bed zone 13.
An ash chamber 6 with an extractable ash container 60 is arranged below the log retort 1. Towards the heating grate 12, the ash chamber 6 has an opening 61 through which on the one hand the ash formed during combustion falls into the ash chamber 6 and the ash container 60 and on the other hand primary air 7 via the grate openings 121 of the heating grate 12 and the vertical slots 115 of the refractory Stone 112 reaches the ember bed zone 13 of the combustion shaft 11.
The filling shaft 2 is arc-shaped and widens downward, with its uppermost area running vertically and less steeply in the area of the mouth to the burning shaft 11. It is arranged in a filling shaft housing 3 and sealed gas-tight with a cover 4 that can be swung open. This prevents gas from escaping through the chute 2 during normal operation. The filling shaft 2 is filled with lumber 9, which due to gravity slips continuously into the burning shaft 11 as soon as it has space there and where it is then burned. In the lowest area of the filling shaft 2 there is a drying zone 16, in which the log 9 is dried before it enters the burning shaft 11.
The space inside the filling shaft housing 3 is divided by an intermediate wall 31 into an upper part 32, in which the filling shaft 2 is located, and a lower part 33. The upper part 32 has an air inlet 321, the opening cross section of which can be adjusted by means of a rotary slide valve 323, and an air outlet 322 for secondary air 8. Secondary air 8 passes through the air inlet 321 into the upper part 32 of the filling shaft housing 3, flows around the filling shaft 2 and then flows through the air outlet 322 and the air passages 117 of the refractory stone 114 into the mixing zone 15. Through this air path, the filling shaft 2 is cooled, which prevents premature gasification of the piece of wood 9 contained therein.
The lower part 33 comprises an air inlet 331, the opening cross section of which can be adjusted by means of a rotary slide valve 333, and an air outlet 332 for primary air 7. Primary air 7 passes through the air inlet 331 into the lower part 33 of the hopper housing 3 and then flows through the air outlet 332 into the ash chamber 6 and from there through the heating grate opening 61 and the grate openings 121 in the heating grate 12 and the vertical slots 115 in the refractory brick 112 into the ember bed zone 13.
Depending on the size of the filling shaft 2, burning shaft 11 and heating grate 12 and supplied primary air 7 and secondary air 8, the burning times of a filling quantity vary. With 10 kg hardwood, burn-off times of 3 hours have already been achieved in a test model. Due to the geometry of the firing insert according to the invention and the continuous supply of logs, there is regular combustion, with which an optimal combustion of the logs 9 can be achieved with only little combustible exhaust gases.
Further design variations can be implemented for the firing insert described above. Here are also explicitly mentioned:
- Instead of secondary air 8, the filling shaft 2 can have primary air 7 or both flowing around it.
- The filling shaft 2 does not necessarily have to be arch-shaped, but can also be straight, but inclined, or angled, for example.