Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr bei einem eine Primärluftzuführung und eine Sekundärluftzuführung aufweisenden Ofen für Festbrennstoffe nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Stand der Technik

Bei Öfen für Festbrennstoffe, die mit Holz oder Kohle betrieben werden, erfolgt die Zuführung der für die Verbrennung notwendigen Luft üblicherweise über eine Primärluftzuführung und eine Sekundärluftzuführung. Dabei wird die Primärluft, die zum Anheizen und bei der Verbrennung von Kohle benötigt wird, der Brennkammer des Ofens im unteren Bereich, d.h. durch den Rost zugeführt. Demgegenüber wird bei der Verbrennung von Holz nach der Anheizphase, in der die Verbrennungsluft über die Primär- und Sekundärluftzuführung zugeführt wird, nur noch über die Sekundärluftzuführung Verbrennungsluft in den oberen Bereich der Brennkammer zugeführt.

Üblicherweise erfolgte die Einstellung der Primärluftzufuhr und der Sekundärluftzufuhr von Hand. Diese Art von Regelung hat jedoch den Nachteil, dass die Einstellung nur auf Grund gemachter Erfahrungen und nach Gefühl erfolgt. Desweiteren ist sie sehr aufwändig, da in Abhängigkeit vom Stand der Verbrennung immer wieder Korrekturen durchgeführt werden müssen.

Eine optimale Verbrennung ist damit nicht zu erreichen. Es gibt deshalb inzwischen die verschiedensten Arten von Einrichtungen zur Regelung der Luftzufuhr um die Verbrennung von festen Brennstoffen, wie Holz oder Kohle zu optimieren. So ist aus der DE 20 2010 003 329 U1 eine Festbrennstofffeuerstätte bekannt, die eine Reguliereinrichtung für die Primärluftzufuhr und eine Reguliereinrichtung für die Sekundärluftzufuhr aufweist, die beide über ein Verbindungsgestänge, das mit einer Versteilvorrichtung gekoppelt ist, betätigt werden.

Von Nachteil ist bei dieser Lösung, dass sie eine aufwendige und komplizierte Konstruktion der Reguliereinrichtung und damit auch der Festbrennstofffeuerstätte aufweist.

In der EP 2 221 534 A2 ist ein Kaminofen mit einer Regelung der Luftzufuhr beschrieben. Zur Einstellung der Luftmenge der Primärluft und der Sekundärluft werden die jeweiligen in den Brennraum führenden Luftkanäle mittels einer drehbaren Reglerscheibe, in der geometrisch unterschiedliche Öffnungen angeordnet sind, mehr oder weniger verschlossen.

Neben dem auch bei dieser Ausführung vorhandenen Nachteil des hohen

Konstruktionsaufwandes und der Kompliziertheit ist es weiterhin von Nachteil, dass die durchströmenden Luftmengen nur stufenweise im Rahmen des sich durch die geometrisch unterschiedlichen Öffnungen in der Reglerscheibe ergebenden Querschnittes eingestellt werden können.

Eine weitere Möglichkeit der Regelung der Zufuhr der Verbrennungsluft über die Primär- bzw. Sekundärluftzuführung in den Brennraum eines Ofens ist in der EP 2 096 356 A2 dargelegt. Diese Lösung kommt mit nur einem Regelmechanismus, bestehend aus Temperaturfühler und Durchflussregler, aus, benötigt jedoch einen eigenen Klappenmechanismus für die Primärluftzuführung und einen eigenen Klappenmechanismus für die Sekundärluftzuführung. Zusätzlich sind noch separate Absperrelemente vorhanden, die unabhängig vom Regelmechanismus betätigt werden müssen, um die nicht benötigte Luftzuführung zu schließen.

Trotz der schon vorhandenen Vereinfachung, da nur noch ein Regelmechanismus benötigt wird, ist die Ausführung immer noch sehr aufwendig. Insbesondere durch die Tatsache, dass alle diese weiter oben aufgeführten Einrichtungen zur Regelung der Luftzufuhr mit dem Ofen kombiniert sind führen zu einer aufwendigen Herstellung und Verkomplizierung. Ein damit einhergehender weitere Nachteil der alle vorher genannten Ausführungen betrifft, ist die nicht vorhandene Möglichkeit der Nachrüstung.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr bei einem eine Primärluftzuführung und eine Sekundärluftzuführung aufweisenden Ofen für Festbrennstoffe zu entwickeln, bei der die Regelung der Luftzufuhr in die Primär- bzw. Sekundärluftzuführung stufenlos möglich sein soll. Aufbau und Herstellung sollen möglichst einfach sein und eine Nachrüstung bei Öfen, die eine Primär- und Sekundärluftzuführung aufweisen, ermöglicht werden.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass zwischen Ofen und Zuleitung der Verbrennungsluft ein Gehäuse angeordnet ist, das einen inneren topf- förmigen Einsatz aufweist, der mit radialen Durchbrüchen versehen ist, die entweder der Primärluftzuführung oder der Sekundärluftzuführung des Ofens zugeordnet sind und deren Öffnungsquerschnitte stufenlos über eine schwenkbar gelagerte Schwinge veränderbar sind, deren Drehwinkel durch einen oder mehrere Anschläge begrenzt ist, wobei die Schwinge über eine Antriebseinheit betätigbar ist, die wiederum über eine Steuereinheit ansteuerbar ist.

Damit wurde eine Lösung gefunden, mit der die weiter oben genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt wurden. Durch die Verwendung einer Schwinge ergibt sich eine sehr einfache Lösung, die ohne zusätzliche mechanische Versteileinrichtungen wie Klappen, Gestänge o.ä. auskommt. Dadurch dass der Ofen keine komplizierten Teile zur Regelung mehr aufnehmen muss, wird gleichzeitig auch der Aufbau des Ofens einfacher und es ist kein zusätzlicher großer Bauraum im Ofen mehr notwendig.

Eine mögliche vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung geht aus dem anderen Patentanspruch hervor. Durch im Gehäuse befindliche, im Normalfall verschlossene Öffnungen, die als Bypass fungieren können, ist es, wenn gewünscht, möglich, unter Umgehung der Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr Nebenluft in die Primärluftzuführung und/oder die Sekundärluftzuführung einzuspeisen. Damit wird erreicht, dass immer ein minimaler Schornsteinzug vorhanden ist, um die Gefahr der Ansammlung von gefährdenden Gasen zu verhindern.

Ausführungsbeispiel

Eine beispielhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht auf die Eingangsseite einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht auf die Ausgangsseite einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr,

Fig. 3 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr,

Fig. 4 einen Schnitt A - A aus Fig. 3 bei Geschlossenstellung der Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr,

Fig. 5 einen Schnitt B - B aus Fig. 3 bei Offenstellung Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr,

Fig. 6 einen Schnitt A - A aus Fig. 3 bei Regelung der Verbrennungsluftzufuhr der Primärluftzuführung,

Fig. 7 einen Schnitt A - A aus Fig. 3 bei Regelung der Verbrennungsluftzufuhr der Sekundärluftzuführung. Wie in den Figuren 1 und 3 zu erkennen ist, besitzt die erfindungsgemäße Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr ein Gehäuse 1 , das eingangs- seitig mit einem Bund 2 versehen ist, der die Möglichkeit zur Aufnahme eines nicht dargestellten flexiblen Luftschlauches zur Heranführung der zur Verbrennung benötigten Luft bietet, falls diese nicht aus dem Aufstellungsraum entnommen werden soll. Auf der Eingangsseite des Gehäuses 1 ist ein korbförmiger Aufsatz 11 , beispielsweise mittels Bajonettverschluss 12, lagefixiert befestigt. Im Inneren des Aufsatzes 11 ist eine weiter unten näher erläuterte Antriebseinheit 13 angeordnet (Fig. 5). Durch Schlitze 14 kann die zur Verbrennung benötigte Luft in der durch einen Richtungspfeil 3 gezeigten Richtung durch das Gehäuse 1 hindurchströmen.

Auf seiner Ausgangsseite weist das Gehäuse 1 einen Flansch 4 auf, über den die Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr mit einem ebenfalls nicht dargestellten Ofen verbindbar ist, der für die Verbrennung von Festbrennstoffen, wie Holz und/oder Kohle, geeignet ist und zu diesem Zweck in seiner Eintrittsöffnung für die Verbrennungsluft eine Aufteilung der Verbrennungsluftzuführung, in diesem Ausführungsbeispiel in eine halbseitige Primär- und eine halbseitige Sekundärluftzuführung, besitzt.

Im Gehäuse 1 befindet sich ein topfförmiger Einsatz 5, der zur Eingangsseite des Gehäuses 1 hin geöffnet ist und ansonsten die Eingangsseite von der Ausgangsseite trennt (Fig. 2). Bei einer Herstellung als Kunststoffteil erweist es sich dabei, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt, als günstig, wenn Gehäuse 1 und Einsatz 5 einstückig ausgeführt sind. Über Zwischenstege 6 ist die innere Wandung des Gehäuses 1 mit der äußeren Wandung des Einsatzes 5 verbunden und führt so im Gehäuse 1 die an der Eintrittsöffnung des Ofens vorhandene Aufteilung der Verbrennungsluftzuführung in eine halbseitige Primärluftzuführung 7 und eine halbseitige Sekundärluftzuführung 8 fort. Mittels eines Durchbruches 9 in der Mantelfläche des Einsatzes 5 ist die Eingangsseite des Gehäuses 1 mit der aus- gangsseitigen Primärluftzuführung 7 und mittels eines ebenfalls in der Mantelflä- che des Einsatzes befindlichen Durchbruches 10 mit der ausgangsseitigen Se- kundärluftzuführung 8 strömungstechnisch verbunden.

Der Boden des topfförmigen Einsatzes 5 weist mittig eine Bohrung auf, die als Lagerstelle 15 für eine Achse 16 ausgelegt ist, die als Drehpunkt für eine auf ihr befestigte Schwinge 17 dient. Wie aus den Figuren 4 und 5 gut zu ersehen ist, ist der Radius der Schwinge 17 so festgelegt, dass die Schwinge 17 mit ihrer äußeren Mantelfläche auf der Innenwandung des Einsatzes 5 gleitet.

Dabei ist die Bogenlänge der Mantelfläche der Schwinge 17 so bemessen, dass die beiden Durchbrüche 9 und 10 einerseits komplett überdeckt werden können (Fig. 4), aber andererseits auch annähernd komplett geöffnet sein können (Fig. 5). Der dazu notwendige Schwenkbereich der Schwinge 17 wird durch eine an der Innenseite der Schwinge 17 befindliche Rippe 18 und einen am Aufsatz 1 1 befindlichen Anschlag 19 definiert.

Um die Schwinge 17 in die gewünschte Stellung zu bringen, dient die weiter oben bereits genannte im Inneren des Aufsatzes 1 1 befestigte Antriebseinheit 13. In der Antriebseinheit wird eine Drehbewegung erzeugt und auf einen zentrisch zur Achse 16 angeordneten Mitnehmer 20 übertragen, der ein auf der Achse 16 befindliches Gegenstück 21 umfasst, so dass die Schwinge 17 in die gewünschte Stellung schwenkbar ist.

Eine elektronische Steuereinheit 23, die bei diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Halterung 22 am Gehäuse 1 befestigt ist, steuert die Antriebseinheit 13 über ein der Übersichtlichkeit halber nicht dargestelltes Kabel an. Dabei erfolgt die An- steuerung auf der Grundlage ermittelter Daten von Sensoren, beispielhaft seien hier ein Türkontaktschalter, ein Sensor zur Erfassung der Temperatur des Ofenkörpers und ein Abgastemperatursensor genannt, die in der elektronischen Steuereinheit 23 verarbeitet werden. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr in diesem Ausführungsbeispiel die Möglichkeit auf, dass unter Umgehung der geregelten Luftzuführung Nebenluft in die Primärluftzuführung und/oder die Sekundärluftzuführung eingespeist werden kann. Dazu besitzt der Flansch 4, wie in Fig. 5 zu sehen ist, im Bereich der Primärluftzuführung 7 und der Sekundärluftzuführung 8 mehrere verschlossene Öffnungen 24, die in unterschiedlicher Zahl und Zuordnung in Abhängigkeit von der Ausführung des angeschlossenen Ofens geöffnet sein müssen. Bei einer Herstellung als Kunststoffteil, wie weiter oben beschrieben, erfolgt dies günstigerweise durch eine dünne Kunststoffschicht, die ausgebrochen werden kann. Beispielsweise mittels nicht dargestellter Stopfen ist im Bedarfsfall ein Wiederverschluss von Öffnungen 24 möglich.

Die Wirkungsweise der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr ist wie folgt:

In der Fig. 4 ist die Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr in geschlossener Stellung, d.h. im Ruhezustand gezeigt. Sobald der Ofen mit dem ausgewählten Brennmaterial gefüllt ist, signalisiert durch den Türkontaktschalter, beginnt die Anheizphase. Durch die elektronische Steuereinheit 23 wird über die Antriebseinheit 13 die Schwinge 17 so weit geschwenkt, dass beide Durchbrüche 9 und 10, wie in Fig. 5 dargestellt, geöffnet sind.

Mit Beendigung der Anheizphase, üblicherweise zumindest durch das Erreichen einer bestimmten Abgastemperatur und der Temperatur des Ofenkörpers definiert, beginnt die Regelphase.

Bei der Verwendung von Kohle als Brennstoff wird die Verbrennungsluftzufuhr der Primärluftzuführung 7 geregelt. Die Schwinge 17 wird so weit verschwenkt, dass der Öffnungsquerschnitt des Durchbruches 9 für die Primärluftzuführung 7 geöffnet ist und der Durchbruch 10 für die Sekundärluftzuführung 9 geschlossen ist (Fig. 6). Dabei ist gesichert, dass auch bei sich veränderndem Öffnungsquerschnitt der Primärluftzuführung 7 durch sich bei der Regelung ändernden Stellun- gen der Schwinge 17 der Durchbruch 10 für die Sekundärluftzuführung 8 durch die Schwinge 17 verschlossen bleibt.

Demgegenüber wird bei der Verwendung von Holz als Brennstoff die Verbrennungsluftzufuhr der Sekundärluftzuführung 8 geregelt. Die Schwinge 17 wird so weit verschwenkt, dass der Öffnungsquerschnitt des Durchbruches 10 für die Sekundärluftzuführung 8 geöffnet ist und der Durchbruch 9 für die Primärluftzufüh- rung 7 geschlossen ist (Fig. 7). Selbstredend ist auch in diesem Fall gesichert, dass bei sich veränderndem Öffnungsquerschnitt der Sekundärluftzuführung 8 durch sich bei der Regelung ändernden Stellungen der Schwinge 17 der Durchbruch 9 für die Primärluftzuführung 7 durch die Schwinge 17 verschlossen bleibt.

Mit Beendigung der Regelphase nimmt die Einrichtung zur Regelung der Verbrennungsluftzufuhr den in Fig. 4 gezeigten Ruhezustand ein. Durch die Schwinge 17 werden beide Durchbrüche 9 und 10 verschlossen.

Aufstellung der Bezuqszeichen Gehäuse

Bund

Richtungspfeil

Flansch

Einsatz

Zwischensteg

Primärluftzuführung

Sekundärluftzuführung

Durchbruch (Primärluft)

Durchbruch (Sekundärluft)

Aufsatz

Bajonettverschluss

Antriebseinheit

Schlitz

Lagerstelle

Achse

Schwinge

Rippe

Anschlag

Mitnehmer

Gegenstück

Halterung

Steuereinheit

Öffnung