[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung, in der
ein kleinkörniges Brennmaterial, vorzugsweise Pellets oder Hackschnitzel, verbrannt
wird und wobei das Brennmaterial über eine Fördervorrichtung umfassend ein Förderorgan,
insbesondere eine Förderschnecke, und einen Motor zum Antreiben des Förderorgans von
einem Vorratsbehälter für das Brennmaterial in einen Brennraum der Heizeinrichtung
transportiert wird.
[0002] Heizeinrichtungen bzw. Kaminöfen, welche mit kleinkörnigen Brennmaterialien wie beispielsweise
Pellets oder Hackschnitzel betrieben werden, und die entsprechenden Fördervorrichtungen
zum Transport des jeweiligen Brennmaterials von dem Vorratsbehälter bzw. einem Vorratslager
in den Brennraum der Heizeinrichtung sind prinzipiell bekannt.
[0003] Ein brandschutztechnisches bzw. sicherheitskritisches Problem bei den bekannten Heizeinrichtungen
stellt die Möglichkeit eines Rückbrandes vom Brennraum zurück in zumindest einen Teil
der Fördervorrichtung hinein dar, wobei ein solcher Rückbrand insbesondere durch einen
Rückstau des bereits in den Brennraum geförderten Brennmaterials hervorgerufen bzw.
begünstigt wird. Der Rückstau des Brennmaterials wiederum kann verschiedenste Ursachen
haben. Diese reichen von einer Verschmutzung der Fördervorrichtung bzw. des Brennraums
der Heizeinrichtung, insbesondere aufgrund einer Vernachlässigung der Reinigung der
Heizeinrichtung, über Probleme mit der ausreichenden Zufuhr von Verbrennungsluft in
den Brennraum der Heizeinrichtung, wodurch eine schlechte bzw. unvollständige Verbrennung
des Brennmaterials auftritt, bis zu verschiedenen anderen Defekten der Heizeinrichtung,
welche sich insbesondere auf die Funktionsfähigkeit der Fördervorrichtung auswirken.
Alle diese Probleme können dazu führen, dass das in Richtung zum Brennraum bzw. bereits
in den Brennraum geförderte Brennmaterial in die bzw. in der Fördervorrichtung zurückstaut
und somit ein Rückbrand vom Brennraum in die Fördervorrichtung und im schlimmsten
Fall sogar bis zurück in den Vorratsbehälter für das Brennmaterial möglich ist.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung
einer Heizeinrichtung, in der ein kleinkörniges Brennmaterial verbrannt wird, zu schaffen,
welches die Sicherheit der Heizeinrichtung insbesondere durch Vermeidung eines Rückbrands
aufgrund eines Rückstaus von Brennmaterial erhöht und zugleich den Komfort für einen
Betreiber bzw. Bediener der Heizeinrichtung nicht reduziert.
[0005] Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem
die Stromaufnahme des Motors zum Antreiben des Förderorgans überwacht wird und ein
Anstieg des Motorstroms über eine Normal- bzw. Nennwert, insbesondere aufgrund eines
Rückstaus des Brennmaterials in die bzw. in der Fördervorrichtung, erkannt wird und
bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
[0006] Durch das Überwachen, das heißt das Messen und Auswerten, der Stromaufnahme des Motors
mittels eines Messsensors bzw. einer Überwachungseinrichtung kann ein durch einen
Rückstau des Brennmaterials hervorgerufener Anstieg des Motorstroms über den Normal-
bzw. Nennwert festgestellt werden und es können daraufhin von einer Steuer- und Regeleinrichtung
der Heizeinrichtung entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet bzw. durchgeführt werden.
Die Gegenmaßnahmen sind zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass beispielsweise eine
Beseitigung des Rückstaus von Brennmaterial angestrebt wird oder durch anderweitige
Maßnahmen sichergestellt ist, dass ein Rückbrand entlang des Rückstaus nicht möglich
ist. Durch diese Maßnahmen wird auf einfache Art und Weise die Sicherheit der Heizeinrichtung,
insbesondere in Bezug auf einen Brand außerhalb des Brennraums der Heizeinrichtung,
erhöht.
[0007] Ein solches Vorgehen ist weiters auch mit einem sehr geringen Zusatzaufwand verbunden,
da die Steuer- und Regeleinrichtung zur Steuerung bzw. Regelung der Heizeinrichtung
bzw. des Motors zum Antreiben des Förderorgans der Fördervorrichtung ohnehin vorhanden
ist und die Heizeinrichtung problemlos bzw. mit geringem Aufwand um einen Messsensor
bzw. eine Überwachungseinrichtung erweitert werden kann, welche die Stromaufnahme
des Motors zum Antreiben des Förderorgans messen bzw. überwachen. Somit sind zusätzliche
Arbeiten bei der Herstellung der Heizeinrichtung bzw. Umbauarbeiten an der Heizeinrichtung
im Nachrüstungsfall, wenn überhaupt, nur in einem sehr geringen Umfang notwendig.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.
[0009] Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung des Verfahrens, bei welcher bei der
Feststellung eines erhöhten Motorstroms eine akustische, visuelle und/oder informationstechnische
Alarmierung bzw. Signalisierung eines Betreibers bzw. Benutzers, insbesondere mittels
eines von der Heizeinrichtung abgegebenen Signaltons und/oder Signallichts und/oder
mittels einer von der Heizeinrichtung ausgesandten, elektronischen Nachricht, durchgeführt
wird und wobei der Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung diese Alarmmeldung
insbesondere quittieren muss. Eine solche elektronische Nachricht kann beispielsweise
in Form einer SMS, einer E-Mail oder einer Push-Nachricht über eine Smartphone-Applikation
an den Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung übermittelt werden. Auf diese Weise
wird der Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung sofort bzw. umgehend auf das
Rückstauproblem in der Heizeinrichtung aufmerksam gemacht und es wird ihm die zeitnahe
Behebung des Rückstaus bzw. des zugrundeliegenden Problems ermöglicht. Dadurch wird
ein Rückbrand entlang des Rückstaus vermieden und die Sicherheit der Heizeinrichtung
erhöht. Im Fall, dass der Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung die Alarmmeldung
quittieren muss, ist eine sichere Alarmierung des Betreibers bzw. Benutzers gewährleistet,
da die Ausgabe des Signaltons und/oder des Signallichts durch die Heizeinrichtung
erst bei der Quittierung der Alarmierung beendet wird bzw. da die Aussendung der elektronischen
Alarmierungsnachricht so lange gemäß eines bestimmten Zeitinterfalls wiederholt wird,
bis eine Quittierungsnachricht eintrifft oder eine entsprechende Bedienhandlung an
der Heizeinrichtung gesetzt wird.
[0010] Vorteilhaft ist es auch, wenn bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms das
Förderorgan der Fördervorrichtung bzw. der Motor des Förderorgans automatisch gestoppt
wird, sodass keine weitere Zufuhr von Brennmaterial in den Brennraum erfolgt. Ebenso
ist es vorteilhaft, wenn bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms die Zufuhr
von Verbrennungsluft in den Brennraum vorzugsweise auf ein mögliches Maximum erhöht
wird. Durch diese Gegenmaßnahmen wird das rückgestaute Brennmaterial auf sehr einfache
und komfortable Art und Weise verbrannt bzw. entfernt. Insbesondere sind dabei keine
zusätzlichen Vorrichtungen neben denen, welche für den normalen Heizbetrieb der Heizeinrichtung
ohnehin nötig sind, erforderlich. Auch ist bei diesen Gegenmaßnahmen kein Eingreifen
bzw. eine manuelle Tätigkeit des Betreibers bzw. Benutzers der Heizeinrichtung von
Nöten, da diese Gegenmaßnahmen automatisch von der Heizeinrichtung durchgeführt werden
können.
[0011] In diesem Zusammenhang sei explizit darauf hingewiesen, dass es besonders vorteilhaft
ist, die beiden soeben beschriebenen Maßnahmen zur automatischen Beseitigung eines
Rückstaus von Brennmaterial (Stoppen der Fördervorrichtung bzw. der weiteren Zufuhr
von Brennmaterial in den Brennraum, Erhöhen der Zufuhr von Verbrennungsluft in den
Brennraum) zu kombinieren, d.h. gleichzeitig einzusetzen, um den Rückstau von Brennmaterial
besonders rasch aufzulösen.
[0012] Vorteilhaft ist es auch, wenn automatisch nach einer bestimmten, einstellbaren Zeit,
beispielsweise nach 10 Minuten, oder durch Setzen einer Bedienhandlung durch den Betreiber
bzw. Benutzer der Heizeinrichtung die bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms
eingeleiteten Gegenmaßnahmen beendet werden und in den Normalbetrieb zurückgewechselt
wird und bei einem neuerlichen Ansteigen des Motorstroms über den Normal- bzw. Nennwert
wieder Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, wobei das Beenden der Gegenmaßnahmen und
der versuchsweise Wechsel in den Normalbetrieb der Heizeinrichtung vorzugsweise nur
eine begrenzte Anzahl Mal wiederholt wird. Auf diese Weise wird die Ausfallsicherheit
der Heizeinrichtung erhöht bzw. die Anzahl der Fälle, in denen zu Unrecht bzw. unnötigerweise
Gegenmaßnahmen eingeleitet wurden, reduziert. Dadurch wird insbesondere auch der Komfort
für den Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung erhöht. Durch die Begrenzung der
Wiederholungen der versuchsweisen Beendigung der Gegenmaßnahmen zur Auflösung des
Rückstaus von Brennmaterial wird die Sicherheit der Heizeinrichtung nicht bzw. nur
unwesentlich reduziert.
[0013] Günstig ist es auch, wenn bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms und wahlweise
nach einer insbesondere erfolglosen Durchführung von anderen Gegenmaßnahmen, die Heizeinrichtung
vorzugsweise steuerungsgeführt stillgelegt bzw. abgeschaltet wird und die Heizeinrichtung
erst durch das Setzen einer Bedienhandlung durch den Betreiber bzw. Benutzer den Heizbetrieb
wieder aufnimmt. Durch das Stilllegen, insbesondere durch das sofortige Stilllegen
der Heizeinrichtung bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms ohne Durchführung
von anderen Gegenmaßnahmen zur Beseitigung eines Rückstaus, wird die Sicherheit der
Heizeinrichtung bzw. der Brandschutz erhöht. Durch das Einleiten bzw. Durchführen
von anderen Gegenmaßnahmen zur Auflösung des Rückstaus von Brennmaterial und durch
das Stilllegen der Heizeinrichtung erst dann, wenn diese anderen Gegenmaßnahmen keinen
Erfolg gebracht haben, das heißt, wenn durch die anderen Gegenmaßnahmen der Rückstau
nicht aufgelöst werden konnte, wird die Ausfallsicherheit der Heizeinrichtung erhöht
bzw. die Anzahl der Stilllegungen der Heizeinrichtung aufgrund eines Rückstaus des
Brennmaterials reduziert. Nach der Stilllegung der Heizeinrichtung bzw. vor einer
neuerlichen Inbetriebnahme der Heizeinrichtung muss der Rückstau von Brennmaterial
bzw. das zugrundeliegende Problem vom Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung
gelöst bzw. behoben werden.
[0014] Vorteilhaft ist es, wenn ein Rückstau von Brennmaterial über die Stromaufnahme des
Motors zum Antreiben des Förderorgans dann festgestellt wird, wenn der Momentanwert
des Motorstroms eine bestimmte Zeitspanne über einem festgelegten Grenzwert, insbesondere
dem Normal- bzw. Nennwert des Motorstroms, liegt. Vorteilhaft ist es auch, wenn ein
Rückstau von Brennmaterial über die Stromaufnahme des Motors zum Antreiben des Förderorgans
dann festgestellt wird, wenn der über einen bestimmten Zeitraum gebildete Mittelwert
des Motorstroms über einem festgelegten, weiteren Grenzwert, insbesondere dem Normal-
bzw. Nennwert des Motorstroms, liegt. Durch diese Arten der Feststellung eines Rückstaus
über die Stromaufnahme des Motors sind fehlerhafte Auslösungen bzw. Durchführungen
von Gegenmaßnahmen zur Behebung bzw. Beseitigung des Rückstaus und/oder fehlerhafte
Stilllegungen bzw. Abschaltungen der Heizeinrichtung vermeidbar bzw. zumindest reduzierbar.
[0015] Günstig ist es auch, wenn das kleinkörnige Brennmaterial vom Förderorgan der Fördervorrichtung
in ein vorzugsweise um rund 45° gegenüber der Horizontalen geneigtes Fallrohr befördert
wird, in welchem Fallrohr sich das Brennmaterial dann aufgrund der Schwerkraft in
den Brennraum weiterbewegt. Auf diese Weise ist die Sicherheit bzw. der Brandschutz
der Heizeinrichtung erhöht, da durch eine solche Maßnahme die Wahrscheinlichkeit bzw.
Möglichkeit eines Rückstaus von Brennmaterial und damit ein Rückbrand entlang des
rückgestauten Brennmaterials reduziert ist. Auch wird durch den vergrößerten Abstand
von Brennraum und Förderorgan aufgrund des dazwischenliegenden Fallrohrs die Temperatur
im Bereich des Förderorgans reduziert und damit die Brandsicherheit in Bereichen außerhalb
des Brennraums der Heizeinrichtung erhöht. Durch die Ausbildung des Fallrohres ist
es insbesondere auch noch möglich, zwischen einem brennraumseitigen Ende des Fallrohres
und einer Aufnahmeschale für das Brennmaterial im Brennraum, in welcher Aufnahmeschale
das Brennmaterial verbrannt wird, einen Abstand bzw. eine Luftstrecke vorzusehen,
wodurch die soeben genannten Effekte bzw. Vorteile noch verstärkt werden.
[0016] In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn bei der Feststellung eines
erhöhten Motorstroms mittels einer Reinigungsvorrichtung eine Reinigung eines Innenraums
des Fallrohrs durchgeführt wird. Auf diese Weise ist die Sicherheit bzw. der Brandschutz
der Heizeinrichtung im Zusammenhang mit der Ausbildung eines Fallrohres erhöht, da
durch die Reinigung des Innenraums des Fallrohres die Möglichkeit eines Rückstaus
von Brennmaterial im Fallrohr selbst und damit die Möglichkeit eines Rückbrands reduziert
bzw. sogar praktisch ausgeschlossen ist. Insbesondere über einen längeren Zeitraum
im Innenraum des Fallrohres abgelagerte Harzreste können die Wahrscheinlichkeit eines
Rückstaus von Brennmaterial im Fallrohr selbst erhöhen. Durch die automatische bzw.
bedarfsweise Reinigung des Innenraums des Fallrohres ist überdies der Komfort für
den Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung erhöht.
[0017] Schließlich ist es auch besonders günstig, wenn mittels einer am oder im Fallrohr,
insbesondere im Bereich eines oberen Endes des Fallrohres, angeordneten Erfassungsvorrichtung,
welche vorzugsweise als kapazitiver Sensor ausgeführt ist, ein möglicher Rückstau
des Brennmaterials im Fallrohr festgestellt wird und wenn, sollte daraufhin über eine
Messung und Bewertung des Motorstroms des Motors ein tatsächlicher Rückstau des Brennmaterials
erkannt werden, Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Auf diese Weise ist eine besonders
sicher und schnelle Erkennung bzw. Feststellung eines Rückstaus von Brennmaterial
sichergestellt, wobei gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit für eine fälschliche Durchführung
der Gegenmaßnahmen, obwohl gar kein Rückstau vorliegt, minimiert wird und ein ungestörter
normaler Heizbetrieb der Heizeinrichtung aufrechterhalten wird.
[0018] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren
näher erläutert.
[0019] Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:
- Fig. 1
- eine Schnittdarstellung einer Heizeinrichtung in einer Seitenansicht; und
- Fig. 2
- ein Aktivitätsdiagramm zur Visualisierung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens
zur Steuerung der Heizeinrichtung.
[0020] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen
gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen
werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß
auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen
werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben,
unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen
und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
[0021] In Fig. 1 ist eine Heizeinrichtung 1 in einer geschnittenen Seitenansicht dargestellt.
[0022] Diese Heizeinrichtung 1, welche oft auch als Kaminofen bezeichnet wird, umfasst einen
Brennraum 2 und eine Bedienungs- und/oder Reinigungsöffnung 3, die durch eine bedarfsweise
bewegbare bzw. öffenbare Brennraumtür 4 verschlossen ist. Die Brennraumtür 4 ist mit
einer transparenten, hitzebeständigen Sichtscheibe 5 ausgestattet. Diese Brennraumtür
4 ist in einer Frontwand eines Gehäuses 6 der Heizeinrichtung 1 angeordnet. Das Gehäuse
6 ruht mit einer Grundplatte auf einer im Wesentlichen horizontalen, unteren Aufstandsebene
7, welche üblicherweise durch einen Fuß- oder Erdboden gebildet ist.
[0023] In einem hinteren Bereich des Gehäuses 6 der Heizeinrichtung 1 ist ein über eine
verschließbare Beschickungsöffnung 8 zugänglicher und nachfüllbarer Vorratsbehälter
9 für ein kleinkörniges Brennmaterial 10, vorzugsweise Pellets oder Hackschnitzel,
angeordnet. In einem trichterförmigen Bodenbereich des Vorratsbehälters 9 ist eine
Zulauföffnung 11 zur Beschickung einer Fördervorrichtung 12 angeordnet, mit der das
Brennmaterial 10 hochgefördert und in ein um rund 45° gegenüber der Horizontalen geneigtes
Fallrohr 13 übergeführt wird.
[0024] In einem Innenraum 14 des Fallrohrs 13 bewegt sich das Brennmaterial 10 dann aufgrund
der Schwerkraft weiter in den Brennraum 2 und fällt dort über eine Luftstrecke in
eine Aufnahmeschale 15, in welcher das Brennmaterial 10 entzündet und zum Abbrand
gebracht wird. Das schräg angeordnete Fallrohr 13 durchdringt eine Rückwandplatte
16, mit der der Brennraum 2 gegenüber einem restlichen Innenraum des Gehäuses 6 der
Heizeinrichtung 1 abgetrennt ist.
[0025] Nach oben hin ist der Brennraum 2 durch eine Abdeckplatte 17 begrenzt und eine Unterseite
des Brennraums 2 ist durch eine Bodenplatte 18 gebildet. Die Bodenplatte 18 ist mit
einer topfförmigen Aufnahmekammer 19 ausgestattet, die sich in die vom Brennraum 2
entgegengesetzte Richtung erstreckt. In diese Aufnahmekammer 19 mündet ein Auslass
einer Zuleitung 20 für Verbrennungsluft 21 - schematisch durch einen Pfeil angedeutet.
In dieser Aufnahmekammer 19 ist auf dem Rand der Bodenplatte 18 ein schüsselförmiges
Traggestell 22 aufgesetzt, welches die Aufnahmeschale 15 für das Brennmaterial 10
haltert, sodass ein nach unten ragender Behälterteil 23 der Aufnahmeschale 15 in die
Aufnahmekammer 19 vorragt.
[0026] Im Traggestell 22 und im in Richtung zur Aufnahmekammer 19 vorragenden Behälterteil
23 der Aufnahmeschale 15 sind Durchbrüche 24 bzw. weitere Durchbrüche 25 angeordnet,
durch die die Verbrennungsluft 21 als Sekundärluft 26 - schematisch durch Pfeile angedeutet
- und als Primärluft 27 - ebenso schematisch durch Pfeile angedeutet - in einen Innenraum
28 der Aufnahmeschale 15 eintreten kann. Die Primärluft 27 und die Sekundärluft 26
treffen dabei von verschiedenen Seiten auf das in der Aufnahmeschale 15 enthaltene
Brennmaterial 10 und ermöglichen dadurch eine vollständige und restlose Verbrennung
bzw. einen gleichmäßigen Abbrand des Brennmaterials 10.
[0027] Die Förderung der Primärluft 27 bzw. der Sekundärluft 26 und der Abzug der durch
die Verbrennung des Brennmaterials 10 im Brennraum 2 entstehenden Rauchgase 29 in
den Bereich eines Rauchgasauslasses 30 werden neben der natürlichen Konvektion bzw.
dem Zug durch ein Rauchgasgebläse 31 unterstützt, welches einen Unterdruck im Brennraum
2 erzeugt und damit das Einströmen der Verbrennungsluft 21 begünstigt und andererseits
das entstandene Rauchgas 29 aus dem Brennraum 2 absaugt. Das Rauchgas 29 tritt dadurch
über eine Ausströmöffnung 32 in der Rückwandplatte 16 des Brennraums 2 in einen dahinter
angeordneten Abgaskanal 33 über und wird von dort über eine Ansaugöffnung 34 vom Rauchgasgebläse
31 angesaugt bzw. weggesaugt und über den Rauchgasauslass 30 aus der Heizeinrichtung
1 entfernt und über einen Kamin entsorgt.
[0028] Zur Verbesserung der Wärmeabgabe der Heizeinrichtung 1 ist rund um den Brennraum
2, das heißt gleich anschließend bzw. außerhalb der Bodenplatte 18, der Rückwandplatte
16 und der Abdeckplatte 17 des Brennraums, ein umlaufender Konvektionskanal 35 ausgebildet.
Zu erwärmende Konvektionsluft 36 tritt in einem unteren Bereich der Heizeinrichtung
1 über Ansaugschlitze 37 in den unteren Teil des Konvektionskanals 35 ein und strömt
von dort über ein Konvektionsrohr 38 nach oben in den oberen Teil des Konvektionskanals
35, welches Konvektionsrohr 38 vom heißen Rauchgas 29 umspült wird, sodass die Konvektionsluft
36 im Konvektionsrohr 38 besonders gut erwärmt wird. Aus dem oberen Teil des Konvektionskanals
35 kann die nun erwärmte Konvektionsluft 36 über Ausströmschlitze 39 das Innere der
Heizeinrichtung 1 wieder verlassen, sodass die Wärme der Heizeinrichtung 1 über diesen
Konvektionsvorgang an den Bereich außerhalb der Heizeinrichtung 1 abgegeben wird.
[0029] Die Steuerung bzw. Regelung des Rauchgasgebläses 31 und eines elektrischen Motors
40 der Fördervorrichtung 12, welcher Motor 40 ein Förderorgan 41 zum Transport des
Brennmaterials 10 über die Zulauföffnung 11 aus dem Vorratsbehälter 9 nach oben zu
einem oberen Ende 42 des Fallrohrs 13 antreibt, erfolgt über eine Steuer- und Regeleinrichtung
43. Um die Steuerung bzw. Regelung der Heizeinrichtung 1 durchführen zu können, ist
die Steuer- und Regeleinrichtung 43 mit einem Messwertgeber 44 verbunden, mit welchem
die Raumtemperatur erfasst wird und als Ist-Temperatur mit einer voreingestellten
bzw. vorgewählten Soll-Temperatur verglichen wird. Ist eine Erhöhung der Ist-Temperatur
bzw. der Heizleistung der Heizeinrichtung 1 nötig, so wird von der Steuer- und Regeleinrichtung
43 die Zufuhr von Verbrennungsluft 21 bzw. von Primärluft 27 und Sekundärluft 26 in
den Brennraum 2 mittels entsprechender Ansteuerung des Rauchgasgebläses 31 erhöht
und/oder wird durch entsprechende Ansteuerung des Motors 40 der Fördervorrichtung
12 die Förderleistung von Brennmaterial 10 in den Brennraum 2 erhöht. Das Förderorgan
41, welches vom Motor 40 angetrieben wird und das Brennmaterial 10 in der Fördervorrichtung
12 transportiert, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Förderschnecke
ausgeführt.
[0030] Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist der elektrische Motor 40 als
ein drehzahlregelbarer und ungetakteter Wechselstrommotor ausgeführt, welcher Wechselstrommotor
insbesondere über ein dreiphasiges Niederspannungssignal mit einer Nennspannung von
beispielsweise 24 V mit Energie versorgt wird.
[0031] Es kann nun vorkommen, dass sich das geförderte Brennmaterial 10 beispielsweise ausgehend
vom Brennraum 2 in die Fördervorrichtung 12 rückstaut oder in der Fördervorrichtung
12 selbst, insbesondere im Fallrohr 13, rückstaut, was in weiterer Folge durch ein
Entzünden dieses rückgestauten Brennmaterials 10 zu einem sicherheitskritischen Rückbrand
in die Fördervorrichtung 12 zurück bzw. sogar bis in den Vorratsbehälter 9 der Heizeinrichtung
1 zurück führen kann. Ein solcher Rückbrand ist daher zu vermeiden.
[0032] Eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Steuerung der Heizeinrichtung 1, mit welchem
Verfahren ein solcher Rückbrand vermeidbar ist, ist in Fig. 2 schematisch in Form
eines Aktivitätsdiagramms dargestellt.
[0033] Nach dem Start der Heizeinrichtung 1, welcher beispielsweise durch eine Bedienhandlung
eines Betreibers bzw. Benutzers der Heizeinrichtung 1 oder durch die Steuer- und Regeleinrichtung
43 aufgrund eines Absinkens der Raumtemperatur unter einen voreingestellten Wert ausgelöst
wird, nimmt die Heizeinrichtung 1 in einem ersten Verfahrensschritt 45 den normalen
Heizbetrieb bzw. Normalbetrieb auf und es erfolgt entsprechend der mittels des Messwertgebers
44 festgestellten Ist-Temperatur und der voreingestellten Soll-Temperatur eine geregelte
Zufuhr von Brennmaterial 10 über die Fördervorrichtung 12 und von Verbrennungsluft
21 bzw. Primärluft 27 und Sekundärluft 26 über das Rauchgasgebläse 31. In diesem Betriebszustand
kann die Heizeinrichtung 1 beispielsweise durch eine weitere Bedienhandlung des Betreibers
bzw. Benutzers oder durch ein Signal der Steuer- und Regeleinrichtung 43 gestoppt
bzw. stillgelegt werden.
[0034] Im Normalbetrieb der Heizeinrichtung 1 wird durch eine Überwachungseinrichtung 46
mittels eines beispielsweise induktiven Messsensors 59 die Stromaufnahme des Motors
40 zum Antreiben des Förderorgans 41 überwacht und ein Anstieg des Motorstroms über
einen Normal- bzw. Nennwert, insbesondere aufgrund eines Rückstaus des Brennmaterials
10 in die bzw. in der Fördervorrichtung 12, erkannt. Somit können im Fall eines erhöhten
Motorstroms bzw. eines Rückstaus von Brennmaterial 10 von der Überwachungseinrichtung
46 Gegenmaßnahmen eingeleitet bzw. durchgeführt werden, wie dies in einem weiteren
Verfahrensschritt 47 in Fig. 2 dargestellt ist. Durch diese Gegenmaßnahmen wird ein
Rückbrand entlang des rückgestauten Brennmaterials 10 vermieden.
[0035] Zur möglichst raschen Erkennung eines Rückstaus von Brennmaterial 10 insbesondere
im Bereich eines oberen Endes des Förderorgans 41 der Fördervorrichtung 12 bzw. des
oberen Endes 42 des Fallrohrs 13 kann im Bereich des oberen Endes 42 des Fallrohrs
13 eine vorzugsweise kontaktlos funktionierende Erfassungsvorrichtung 60 am oder im
Fallrohr 13 angeordnet sein. Diese Erfassungsvorrichtung 60 ist beispielsweise als
ein kapazitiver Sensor ausgeführt und ist mit der Überwachungseinrichtung 46 kommunikationsverbunden.
Meldet nun der sehr schnell und teilweise auch fälschlicherweise ansprechende kapazitive
Sensor einen Rückstau von Brennmaterial 10 im Fallrohr 13, so wird zu diesem konkreten
Zeitpunkt in bereits beschriebener Art und Weise die Stromaufnahme des Motors 40 zum
Antreiben des Förderorgans 41 ermittelt und bewertet. Liegt die Stromaufnahme tatsächlich
über dem Normal- bzw. Nennwert, sodass von einem Rückstau von Brennmaterial 10 auszugehen
ist, werden von der Überwachungseinrichtung 46 Gegenmaßnahmen eingeleitet bzw. durchgeführt,
wie dies in dem weiteren Verfahrensschritt 47 in Fig. 2 dargestellt ist.
[0036] Der weitere Verfahrensschritt 47 umfasst mehrere, untergeordnete Verfahrensschritte
48, 51-54. Nach der Feststellung des Stromanstiegs wird einerseits in einem weiteren
Verfahrensschritt 48 von der Überwachungseinrichtung 46 eine elektronische Nachricht,
im konkreten Fall eine SMS, an den Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung 1 versandt,
sodass dieser unverzüglich über den Rückstau informiert wird und gegebenenfalls ebenso
Gegenmaßnahmen durchführen kann. Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform
wird der Versand des SMS gemäß einem bestimmten, voreingestellten Zeitintervall solange
wiederholt, bis der Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung 1 mittels einer Rück-SMS
oder einer entsprechenden Bedienhandlung an der Heizeinrichtung 1 die Alarmmeldung
quittiert.
[0037] Es können auch andere Arten von elektronischen Nachrichten, wie beispielsweise E-Mails
oder Nachrichten an Smartphone-Applikationen, welche den Betreiber bzw. Benutzer vorzugsweise
durch Darstellung einer Push-Nachricht auf dem Smartphone alarmieren, versandt werden.
Zusätzlich oder alternativ zum Versand einer elektronischen Nachricht kann es ebenso
zweckmäßig sein, den Stromanstieg bzw. den Rückstau des Brennmaterials 10 auf akustischem
oder visuellem Weg an den Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung zu melden, indem
- siehe Fig. 1 - von der Überwachungseinrichtung 46 mittels einer akustischem Signalvorrichtung
49 ein Signalton und/oder mittels einer visuellen Signalvorrichtung 50 ein insbesondere
blinkendes Signallicht ausgegeben wird. Die Ausgabe dieser Signale wird wahlweise
ebenso erst nach einer Quittierung durch den Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung
1 gestoppt.
[0038] Parallel zur Alarmierung des Betreibers bzw. Benutzers der Heizeinrichtung 1 wird
von der Überwachungseinrichtung 46 im Zusammenspiel mit der Steuer- und Regeleinrichtung
43 in einem Verfahrensschritt 51 die Fördervorrichtung 12 automatisch gestoppt, sodass
kein weiteres Brennmaterial 10 mehr in das Fallrohr 13 bzw. in den Brennraum 2 zugeführt
wird.
[0039] Nachdem die Fördervorrichtung 12 gestoppt wurde bzw. auch bereits parallel dazu oder
vorher wird in einem weiteren Verfahrensschritt 52 durch entsprechende Ansteuerung
des Rauchgasgebläses 31 die Zufuhr von Verbrennungsluft 21 bzw. von Primärluft 27
und Sekundärluft 26 zum Brennmaterial 10 in der Aufnahmeschale 15 des Brennraums 2
auf ein Maximum erhöht, sodass der Brennmaterial-Rückstau möglichst rasch und rückstandsfrei
verbrannt bzw. aufgelöst wird.
[0040] Sollte ein gefahrloses Verbrennen des Brennmaterial-Rückstaus nicht möglich sein,
weil beispielsweise dabei die Gefahr eines Rückbrands entlang des Rückstaus in die
Fördervorrichtung 12 hinein zu groß ist oder ein solcher Rückbrand grundsätzlich möglich
ist, so kann auf ein Abbrennen des Brennmaterial-Rückstaus verzichtet werden und die
Heizeinrichtung 1 unverzüglich stillgelegt werden. Die Gefahr eines solchen Rückbrands
ist insbesondere dann gegeben, wenn das Brennmaterial bereits im Fallrohr 13 selbst,
beispielsweise aufgrund von Harzablagerungen im Innenraum 14 des Fallrohrs 13, rückstaut
und der Rückstau nicht beispielsweise aufgrund einer zu geringen Zufuhr von Verbrennungsluft
21 in den Brennraum 2, sodass eine mit Brennmaterial 10 überfüllte Aufnahmeschale
15 den Rückstau verursacht, herbeigeführt wurde.
[0041] Wird der Rückstau von Brennmaterial 10 abgebrannt, so wird in einem weiteren Verfahrensschritt
53 dieser Abbrennvorgang bzw. die dabei auftretende Heizleistung überwacht und der
Zeitpunkt festgestellt, an dem das Feuer in der Aufnahmeschale 15 im Brennraum 2 schlussendlich
erloschen ist. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird das Feuer zwangsläufig erlöschen,
da die Fördervorrichtung 12 im Verfahrensschritt 51 stillgelegt wurde und kein weiteres
Brennmaterial 10 mehr in die Aufnahmeschale 15 gefördert wird.
[0042] Nach dem Erlöschen des Feuers in der Aufnahmeschale 15 wird in einem abschließenden
Verfahrensschritt 54, welcher auch entfallen kann, wenn die dafür nötigen Vorrichtungen
in der Heizeinrichtung 1 nicht vorhanden sind bzw. diese Vorrichtungen vom Betreiber
bzw. Benutzer der Heizeinrichtung 1 nicht gewünscht wurden, mittels einer Reinigungsvorrichtung
55 eine Reinigung des Innenraums 14 des Fallrohrs 13 durchgeführt.
[0043] Die in Fig. 1 beispielhaft veranschaulichte Reinigungsvorrichtung 55 besitzt ein
zylinderförmiges bzw. rohrförmiges Gehäuse, welches in den Raum des Vorratsbehälters
9 der Heizeinrichtung 1 hineinragt. Aufgrund der vergleichsweise geringen Breite bzw.
des vergleichsweise kleinen Durchmessers des Gehäuses der Reinigungsvorrichtung 55
ist ein Nachfüllen von Brennmaterial 10 in den Vorratsbehälter 9 nicht behindert,
da das neue Brennmaterial 10 problemlos seitlich an der Reinigungsvorrichtung 55 vorbei
in den Vorratsbehälter 9 zugeführt werden kann.
[0044] In einem hinteren Endbereich des Gehäuses der Reinigungsvorrichtung 55 ist eine Antriebsvorrichtung
56 vorgesehen, welche eine Reinigungsbürste 57 für den Innenraum 14 des Fallrohrs
13 in rotatorische oder translatorische Reinigungsbewegungen versetzten kann. Zur
Ansteuerung der Antriebsvorrichtung 56 ist diese mit der Steuer- und Regeleinrichtung
43 der Heizeinrichtung 1 verbunden. Über eine Teleskopiervorrichtung 58 ist die Reinigungsbürste
57 aus dem Gehäuse der Reinigungsvorrichtung 55 in den Innenraum 14 des Fallrohres
13 hinein translatorisch bewegbar, sodass eine Reinigung des gesamten Innenraums 14
mit der Reinigungsbürste 57 erfolgen kann. Ein leichter seitlicher Versatz einer Längsmittelachse
der Reinigungsvorrichtung 55 in Bezug auf eine Drehachse des Förderorgans 41 der Fördervorrichtung
12 und eine flexible Ausführung der Teleskopiervorrichtung 58 stellen sicher, dass
die Reinigungsbürste 57 am Förderorgan 41 vorbei in den Innenraum 14 des Fallrohrs
13 bewegt werden kann.
[0045] Nach der Durchführung des Reinigungsvorgangs wird die Heizeinrichtung 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel in Fig. 2 stillgelegt bzw. abgeschaltet und nimmt erst durch das
Setzen einer Bedienhandlung durch den Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung
1 oder durch ein Signal der Steuer- und Regeleinrichtung 43 den Heizbetrieb wieder
auf.
[0046] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis
des Aufbaus der Heizeinrichtung diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich
und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
[0047] Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen,
dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe
1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze
1 und der oberen Grenze 10 mitumfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit
einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder
weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
[0048] Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Heizeinrichtung
bzw. des Verfahrens zur Steuerung der Heizeinrichtung, wobei an dieser Stelle bemerkt
sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten
derselben bzw. desselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen
der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit
aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können
des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Es sind also auch sämtliche
denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten
und beschriebenen Ausführungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und
beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische
oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
[0049] Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der
Beschreibung entnommen werden.
[0050] Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1; 2 gezeigten Ausführungen den Gegenstand
von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, erfindungsgemäßen
Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
[0051]
1 |
Heizeinrichtung |
36 |
Konvektionsluft |
2 |
Brennraum |
37 |
Ansaugschlitze |
3 |
Bedienungs- und/oder Reinigungsöffnung |
38 |
Konvektionsrohr |
39 |
Ausströmschlitze |
4 |
Brennraumtür |
40 |
Motor |
5 |
Sichtscheibe |
|
|
|
|
41 |
Förderorgan |
6 |
Gehäuse |
42 |
Oberes Ende |
7 |
Aufstandsebene |
43 |
Steuer- und Regeleinrichtung |
8 |
Beschickungsöffnung |
44 |
Messwertgeber |
9 |
Vorratsbehälter |
45 |
Verfahrensschritt |
10 |
Brennmaterial |
|
|
|
|
46 |
Überwachungseinrichtung |
11 |
Zulauföffnung |
47 |
Verfahrensschritt |
12 |
Fördervorrichtung |
48 |
Verfahrensschritt |
13 |
Fallrohr |
49 |
Signalvorrichtung |
14 |
Innenraum |
50 |
Signalvorrichtung |
15 |
Aufnahmeschale |
|
|
|
|
51 |
Verfahrensschritt |
16 |
Rückwandplatte |
52 |
Verfahrensschritt |
17 |
Abdeckplatte |
53 |
Verfahrensschritt |
18 |
Bodenplatte |
54 |
Verfahrensschritt |
19 |
Aufnahmekammer |
55 |
Reinigungsvorrichtung |
20 |
Zuleitung |
|
|
|
|
56 |
Antriebsvorrichtung |
21 |
Verbrennungsluft |
57 |
Reinigungsbürste |
22 |
Traggestell |
58 |
Teleskopiervorrichtung |
23 |
Behälterteil |
59 |
Messsensor |
24 |
Durchbrüche |
60 |
Erfassungsvorrichtung |
25 |
Durchbrüche |
|
|
|
|
|
|
26 |
Sekundärluft |
|
|
27 |
Primärluft |
|
|
28 |
Innenraum |
|
|
29 |
Rauchgas |
|
|
30 |
Rauchgasauslass |
|
|
|
|
|
|
31 |
Rauchgasgebläse |
|
|
32 |
Ausströmöffnung |
|
|
33 |
Abgaskanal |
|
|
34 |
Ansaugöffnung |
|
|
35 |
Konvektionskanal |
|
|
1. Verfahren zur Steuerung einer Heizeinrichtung (1), in der ein kleinkörniges Brennmaterial
(10), vorzugsweise Pellets oder Hackschnitzel, verbrannt wird und wobei das Brennmaterial
(10) über eine Fördervorrichtung (12) umfassend ein Förderorgan (41), insbesondere
eine Förderschnecke, und einen Motor (40) zum Antreiben des Förderorgans (41) von
einem Vorratsbehälter (9) für das Brennmaterial (10) in einen Brennraum (2) der Heizeinrichtung
(1) transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromaufnahme des Motors (40) zum Antreiben des Förderorgans (41) überwacht wird
und ein Anstieg des Motorstroms über einen Normal- bzw. Nennwert, insbesondere aufgrund
eines Rückstaus des Brennmaterials (10) in die bzw. in der Fördervorrichtung (12),
erkannt wird und bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms Gegenmaßnahmen eingeleitet
werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms eine akustische, visuelle und/oder
informationstechnische Alarmierung eines Betreibers bzw. Benutzers, insbesondere mittels
eines von der Heizeinrichtung (1) abgegebenen Signaltons und/oder Signallichts und/oder
mittels einer von der Heizeinrichtung (1) ausgesandten elektronischen Nachricht, durchgeführt
wird und wobei der Betreiber bzw. Benutzer der Heizeinrichtung (1) diese Alarmmeldung
insbesondere quittieren muss.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms das Förderorgan (41) der Fördervorrichtung
(12) automatisch gestoppt wird, sodass keine weitere Zufuhr von Brennmaterial (10)
in den Brennraum (2) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms die Zufuhr von Verbrennungsluft in
den Brennraum (2) vorzugsweise auf ein mögliches Maximum erhöht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass automatisch nach einer bestimmten, einstellbaren Zeit oder durch Setzen einer Bedienhandlung
die bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms eingeleiteten Gegenmaßnahmen beendet
werden und in den Normalbetrieb zurückgewechselt wird und bei einem neuerlichen Ansteigen
des Motorstroms über den Normal- bzw. Nennwert wieder Gegenmaßnahmen eingeleitet werden,
wobei das Beenden der Gegenmaßnahmen und der versuchsweise Wechsel zurück in den Normalbetrieb
vorzugsweise nur eine begrenzte Anzahl Mal wiederholt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms und wahlweise nach einer insbesondere
erfolglosen Durchführung von anderen Gegenmaßnahmen die Heizeinrichtung (1) vorzugsweise
steuerungsgeführt stillgelegt bzw. abgeschaltet wird und die Heizeinrichtung (1) erst
durch das Setzen einer Bedienhandlung den Heizbetrieb wieder aufnimmt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückstau von Brennmaterial (10) über die Stromaufnahme des Motors (40) zum Antreiben
des Förderorgans (41) dann festgestellt wird, wenn der Momentanwert des Motorstroms
eine bestimmte Zeitspanne über einem festgelegten Grenzwert, insbesondere dem Normal-
bzw. Nennwert des Motorstroms, liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückstau von Brennmaterial (10) über die Stromaufnahme des Motors (40) zum Antreiben
des Förderorgans (41) dann festgestellt wird, wenn der über einen bestimmten Zeitraum
gebildete Mittelwert des Motorstroms über einem festgelegten weiteren Grenzwert, insbesondere
dem Normal- bzw. Nennwert des Motorstroms, liegt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kleinkörnige Brennmaterial (10) vom Förderorgan (41) der Fördervorrichtung (12)
in ein vorzugsweise um rund 45° gegenüber der Horizontalen geneigtes Fallrohr (13)
befördert wird, in welchem Fallrohr (13) sich das Brennmaterial (10) dann aufgrund
der Schwerkraft in den Brennraum (2) weiterbewegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Feststellung eines erhöhten Motorstroms mittels einer Reinigungsvorrichtung
(55) eine Reinigung eines Innenraums (14) des Fallrohrs (13) durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer am oder im Fallrohr (13), insbesondere im Bereich eines oberen Endes
(42) des Fallrohres (13), angeordneten Erfassungsvorrichtung (60) ein möglicher Rückstau
des Brennmaterials (10) im Fallrohr (13) festgestellt wird und dass, wenn daraufhin
über eine Messung und Bewertung des Motorstroms des Motors (40) ein tatsächlicher
Rückstau des Brennmaterials (10) erkannt wird, Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.