Mit festen Brennstoffen betriebener Heizofen

Abstract

 Ein Kaminofen weist einen absenkbaren Boden (17) auf, in welchem der Rost (18) angeordnet ist. Durch die beim Auflegen von Brennstoff (21) auf den Boden (17) erfolgende Gewichtszunahme wird der Boden (17) nach unten verschoben, wobei er eine Verschlußklappe (20) mitnimmt, die eine unterhalb des Rostes (18) angeordnete Luftzufuhröffnung (15) dabei mehr oder weniger öffnet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen mit festen Brennstoffen wie Holz betriebenen Heizofen, insbesondere Kaminofen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Zur vollkommenen Verbrennung eines Brennstoffes ist eine theoretische Luftmenge erforderlich, die jedoch vom jeweiligen Brennstoff, z.B. Holz, abhängt. Bisher wurde bei derartigen Heizöfen in der Regel die Luftzufuhr von Hand oder durch temperaturabhängig gesteuerte Leistungsregler eingestellt. Mit diesen Ausführungen läßt sich aber über die gesamte Abbrandphase keine optimale und somit umweltschonende Verbrennung, z.B. bei Schwachlastbetrieb, erreichen.

[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Heizofen der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem sich ausgehend von einer maximalen Brennstoffmenge die für die Verbrennung gerade erforderliche Luftmenge automatisch einstellt, ohne daß es aufwendiger, komplizierter und störanfälliger Steuerungsmaßnahmen bedarf.

[0004] Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vorgesehen.

[0005] Der Erfindungsgedanke besteht also darin, daß die Steuerung der Verschlußanordnung für die Luftzufuhr in Abhängigkeit von dem Gewicht des auf dem Boden bzw. Rost lagernden Brennstoffs erfolgt. Dieses Gewicht nimmt mit zunehmendem Abbrand ab, wobei wesentlich ist, daß die bei der Verbrennung entstehende Asche durch den Rost hindurch in einen Aschekasten fällt, der mit seinem Gewicht nicht den Boden des Verbrennungsraums belastet, so daß die durch den Rost in den Aschekasten fallende Asche den Boden des Verbrennungsraums entsprechend entlastet. Die Gewichtabnahme des Brennstoffes kann über einen geeigneten Steuermechanismus für die Verstellung der Verschlußanordnung in schließendem Sinne herangezogen werden.

[0006] Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abhängigkeit der Drosselung der Luftzufuhr von dem Abbrand gemäß Anspruch 2 nicht-linear.

[0007] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verschlußanordnung nach einer bestimmten Abbrandmenge vollständig schließt, weil somit eine optimale Steuerung der Luftzufuhr gewährleistet ist.

[0008] Allerdings ist es in diesem Falle zweckmäßig, wenn gemäß Anspruch 4 zusätzliche dauernd offene Luftzufuhren vorgesehen sind, die gemäß Anspruch 5 zweckmäßigerweise oberhalb des Bodens beispielsweise am oberen Rande der Feuerraumtür oder in der Rückwand des Verbrennungsraumes vorgesehen ist.

[0009] Weiter sollen von Hand steuerbare Zusatzluftzufuhröffnungen vorgesehen sein, um beispielsweise während des Anheizens oder bei bestimmten Brennstoffen eine konstante Zusatzluftmenge zur Verfügung stellen zu können.

[0010] Eine baulich besonders einfache und sehr betriebssichere praktische Ausführungsform ist durch Anspruch 7 gekennzeichnet.

[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen dieses praktischen Ausführungsbeispiels sind durch die Ansprüche 8 bis 12 gekennzeichnet.

[0012] Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1

eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kaminofens und

Fig. 2

eine rein schematische und stark verkleinerte Schnittansicht nach Linie II-II in Fig. 1 bei herausgenommenem Boden mit den daran befestigten Bauelementen.

[0013] Nach Fig. 1 und 2 besitzt ein aus Chrom-Nickel-Stahlblech bestehendes Ofengehäuse 23 einen im wesentlichen trapezförmigen Horizontal-Querschnitt auf und ist im oberen Bereich mit einer rechteckigen Frontöffnung 33 versehen. Das Gehäuse 23 ist seitlich und hinten durch Steinwollmatten 35, die nur in Fig. 1 dargestellt sind, wärmeisoliert.

[0014] Das Ofengehäuse 23 umschließt einen Verbrennungsraum 13, der oben in eine Rauchabzugsöffnung 11 mündet, an die eine Abzugshaube 12 anschließt, die oben, hinten oder seitlich einen Anschlußstutzen 36 für ein Ofenrohr aufweist.

[0015] Die Frontöffnung 33 ist durch eine Feuerraumtür 37 verschlossen, welche um ein Scharnier 38 mit vertikaler Achse schwenkbar ist, um die Frontöffnung 33 wahlweise zu verschließen oder zum Einfüllen von Brennstoff 21 zu öffnen.
Die Vorderfläche der Feuerraumtür 37 ist als feuerfeste Glasscheibe 39 ausgebildet.

[0016] Im oberen Rahmenschenkel 40 der Feuerraumtür 37 befinden sich unmittelbar hinter dem oberen Rand der Glasscheibe 39 Lufteintrittsschlitze 41. Zwischen dem oberen Bereich der Glasscheibe 39 und einem in einem Abstand dahinter angeordneten Haltewinkel 42 befindet sich ein einen erhöhten Strömungswiderstand aufweisendes Luftberuhigungsmittel 43, welches dazu dient, die in Pfeilrichtung einströmende Außenluft zu beruhigen und als laminare Strömung in Richtung der gestrichelten Linie an der Rückseite der Glasscheibe 39 entlangstreichen zu lassen.

[0017] Diese Luft dient auch mit zur Unterhaltung der Verbrennung.

[0018] In der Rückwand 44 des Ofengehäuses 23 ist in der unteren Hälfte der Höhe des Verbrennungsraums 13 ein senkrecht zur Ebene der Fig. 1 verlaufender Luftzufuhrkanal 14 vorgesehen, der an seiner den Verbrennungsraum 13 zugewandten Seite durch ein Luftberuhigungsmittel z.B. durch ein Drahtgeflecht 70 verschlossen ist und dazu dient, von außen Luft in den Verbrennungsraum 13 gleichmäßig zu verteilen.

[0019] Unterhalb der Frontöffnung 33 befindet sich der Boden 17 des Verbrennungsraums 13, welcher über eine zum unteren Rand der Frontöffnung schräg ansteigende Rampe 45 an die Vorderwand 46 des Ofengehäuses 23 anschließt.

[0020] Um seinen mittleren Bereich weist der Boden 17 eine quadratische oder runde Öffnung 47 auf, die durch einen herausnehmbaren oder herausklappbaren Rost 18 verschlossen ist, welcher auf Haltevorsprüngen 48 des Bodens 17 aufliegt.
In allen vier Ecken des trapezförmigen Querschnittes liegt der durch die Rampe 45, seitlich und hinten vorgesehene Rahmenteile 49 sowie den Rost 18 gebildete Boden 17 auf Tragstangen 50 auf, welche in Fig. 2 in Draufsicht gezeigt sind und von denen in Fig. 1 nur die hintere linke Stange 50 wiedergegeben ist.

[0021] Die vertikalen Stangen 50 sind z.B. durch Bohrungen 52 im oberen Anschlagblech 25 und 53 im unteren Anschlagblech 51 geführt. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante wirken die Stangen 50 über einen Querstift 54 auf Schrauben- oder Tellerfedern. Bei anderen nicht dargestellten Ausführungen wirken die Stangen 50 über ihr unteres Stirnende z.B. auf Blattfedern oder auf ein von Gegengewichten beaufschlagtes Hebelsystem. Die vorgenannten Feder-, Gewichts- oder auch anderen Kräfte gestatten ein dem Brennstoffgewicht entsprechendes Absenken des Bodens 17 mit dem Zwischenstück 57 und der Verschlußklappe 20. Es sollen hier nicht alle möglichen Varianten im einzelnen erläutert werden; daher wird nachfolgend nur die in Fig. 1 dargestellte Lösung, bei welcher die Tragstangen 50 auf Schrauben-Druckfedern 24 wirken, ausführlich beschrieben.

[0022] Zwischen dem unteren horizontalen Abstützblech 51 und einem unterhalb des oberen Anschlagblechs 25 innerhalb der Stange 50 vorgesehenen Querstift 54 erstreckt sich eine unter Vorspannung stehende Schraubendruckfeder 24, welche die zugeordnete Stange 50 in eine obere Endposition verschiebt, in welcher der Querstift 54, der beidseits aus der Stange 50 vorsteht, von unten an dem Anschlagblech 25 anliegt.

[0023] Die deutlich über dem Anschlagblech 25 angeordneten oberen Stirnflächen 55 der vier Tragstangen 50 bilden zusammen eine ebene Auflagefläche für den vertikal verschiebbar im Ofengehäuse 23 angeordneten Boden 17.

[0024] Unten am Boden 17 ist rund um die Öffnung 47 für den Rost 18 ein zylindrischer Blechmantel 28 dicht angebracht, welcher in seinem unteren Bereich in einen dort dicht angeordneten Schlauch 29 entsprechenden Durchmessers übergeht, der seinerseits um einen ebenfalls einen entsprechenden Durchmesser aufweisenden zylindrischen Flansch 56 dicht herumgelegt ist.

[0025] Vom unteren Ende des zylindrischen Blechmantels 28 erstreckt sich über zwei diametral gegenüberliegende Zwischenglieder 57 eine Querschiene 58 parallel zu einer Bodenplatte 27, die einen dem zylindrischen Flansch 56 entsprechenden Durchmesser aufweist und zentral eine Luftzufuhröffnung 15 sowie exzentrisch eine Zusatzluftzufuhröffnung 16 aufweist.

[0026] Die Bodenplatte liegt über einen elastischen Dichtring 59 auf einem auch in Fig. 2 dargestellten rund um eine zentrale rechteckige Öffnung 60 am Boden des Ofengehäuses 23 herumlaufenden horizontalen Abstützblech 34 auf.

[0027] An der Querschiene 58 ist zentral über einen Bolzen 61 mit zwei gegeneinander gekonterten Muttern 62 eine horizontale kreisförmige Verschlußklappe 20 befestigt, die in der dargestellten Position, d.h. beim Anliegen der Querstifte 54 von unten an den Anschlagblechen 25, die Luftzufuhröffnung 15 verschließt.

[0028] Die Zusatzluftzufuhröffnung 16 ist von unten durch eine um eine Horizontalachse 63 verschwenkbare Klappe 31 oder einen Schieber verschlossen, die über ein Gestänge 32 mittels einer Handhabe 64 von der Frontöffnung 33 her durch die Bedienungsperson betätigbar sind.

[0029] Innerhalb des zylindrischen Blechmantels 28 ist ein dazu konzentrischer Aschekasten 26 angeordnet, dessen Durchmesser geringfügig kleiner als der der kreisförmigen Öffnung 47 für die Anordnung des Rostes 18 ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Aschekasten 26 einerseits bei herausgenommenem oder hochgeklappten Rost 18 durch die Öffnung 47 nach oben herausgenommen bzw. durch diese Öffnung 47 eingestellt werden kann und die durch den Rost 18 fallende Asche in den Ascheaufnahmeraum 19 des Aschekastens 26 fallen kann.

[0030] Der geschlossene Boden 65 des Aschekastens 26 erstreckt sich oberhalb des Querträgers 58, während seine Seitenwände sich bei 66 noch bis zur Bodenplatte 27 erstrecken, auf der sie aufliegen, um so den Aschekasten 26 auf der Bodenplatte 27 abzustützen. Im Bereich des Querträgers 58 weisen die sich unter den Boden 65 hinauserstreckenden Bereiche 66 der Seitenwände des Aschekastens 26 entsprechende Ausschnitte auf, welche auch den im folgenden beschriebenen Bewegungsspielraum des Querträgers 58 gewährleisten müssen.

[0031] Die Rostöffnung 47, der Aschekasten 26 und das kreiszylindrische Abdichtblech 28 weisen eine gemeinsame vertikale Mittelachse 30 auf.

[0032] Unterhalb der Tragstangen 50 befindet sich bis zum Abstützblech 34 ein in Fig. 1 rechts unten angedeutetes deutliches Spiel 67 von z.B. 5 bis 10 mm, durch welches das in folgendem beschriebene Bewegungsspiel des Bodens 17 gewährleistet wird.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Kaminofens ist wie folgt:

[0033] Wenn der in Fig. 1 gestrichelt angedeutete Brennstoff 21 beispielsweise in Form von Holzstücken auf den Boden 17 und insbesondere den Rost 18 aufgelegt ist, wird die Vorspannkraft der entsprechend ausgelegten Tragfedern 24 an den vier Ecken des Ofengehäuses 23 überwunden, und der Boden 17 drückt die Tragstangen 50 unter weiterer Zusammendrückung der Tragfedern 24 solange zusammen, bis das Spiel 67 zwischen dem unteren Ende der Stangen 50 und dem Abstützblech 34 überwunden ist. Hierbei hebt die Verschlußklappe 20 vom unteren Rande der Luftzufuhröffnung 15 ab, so daß dort ein Ringspalt entsteht, durch welchen entsprechend den beiden gestrichelten Pfeillinien in Fig. 1 Außenluft in den von dem kreiszylindrischen Blech 28, dem Schlauch 29 und der Bodenplatte 27 abgegrenzten Raum eintreten kann. Die Luft gelangt durch die oben beschriebenen Ausschnitte in den Bodenteilen 66 der Wände des Aschekastens 26 hindurch entsprechend den gestrichelten Pfeillinien in dem Zwischenraum 68 zwischen dem Aschekasten 26 und dem kreiszylindrischen Blech 28 nach oben zum Rost 18, wo die Luft dann für die Verbrennung des gestrichelt angedeuteten Brennstoffes 21 zur Verfügung steht.

[0034] Von Hand kann über die Handhabe 64 das Gestänge 32 nach unten bewegt werden, wodurch sich die Klappe 31 durch Schwenken um die Achse 63 nach unten bzw. ein Schieber öffnet und die Zusatzluftzufuhröffnung 16 freigibt, wodurch weitere Luft in das Innere des Abdichtbleches 28 eintreten und beispielsweise zum Anheizen zur Verfügung stehen kann.

[0035] Mit zunehmender Verbrennung wird der Rost 18 entlastet und es fällt auch Asche durch die Stäbe des Rostes 18 in Richtung der strichpunktierten Pfeillinien nach unten in den Aschekasten 26, wodurch insgesamt der Boden 17 zunehmend entlastet wird, bis schließlich die Kraft der Federn 24, Gegengewichte oder anderer Bauteile ausreicht, um den Boden 17 anzuheben. Bei Unterschreiten einer bestimmten Brennstoffmenge 21 nimmt schließlich der Boden 17 wieder die aus Fig. 1 ersichtliche oberste Position ein, in welcher die Luftzufuhröffnung 15 in der Bodenplatte 27 vollständig verschlossen ist. Beim Verbrennen des Brennstoffs 21 nimmt die Drosselung der Luftzufuhr an der Luftzufuhröffnung 15 stetig zu, so daß in jedem Augenblick die für die Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmenge optimiert wird.

[0036] Bei vollständig geschlossenen Luftzufuhröffnungen 15, 16 kann aufgrund der hermetischen Abdichtung des Raumes unterhalb des Rostes 18 keine Luft von unten an den Rost 18 gelangen. Für die vollständige Verbrennung steht dann jedoch noch die durch den Luftkanal 14 und den Luftzufuhrschlitz 22 unterhalb der Lufteintrittsschlitze am oberen Rand der Feuerraumtür 37 und durch den Kanal 14 eintretende Luft zur Verfügung.

[0037] Besonders hinzuweisen ist auf die räumliche Kompaktheit der automatischen Luftsteueranordnung gemäß Fig. 1. Durch die konzentrische Anordnung von Abdichtblech 28 und Aschekasten 26 wird praktisch der gesamte unterhalb des Rostes 18 vorhandene Raum für die Ascheaufnahme zur Verfügung gestellt, ohne daß die Luftzufuhrsteuerung beeinträchtigt wird.

[0038] Besonders vorteilhaft ist weiter, daß die gesamte Anordnung aus dem Boden 17 und den daran befestigten Teilen bis zur Bodenplatte 27 problemlos nach oben von den Tragstangen 50 abgehoben und durch die Frontöffnung 33 bei geöffneter Tür 37 herausgenommen bzw. eingesetzt werden kann.

[0039] Dadurch wird der untere Teil des Innenraums des Ofengehäuses 23 (Fig. 2) voll zugänglich und kann beispielsweise mit Hilfe eines Staubsaugers von auf dem Abstützblech 34 befindlicher Asche oder sonstigen Verunreinigungen gereinigt werden. Auch können auf diese Weise ohne jeden Montage und Demontageaufwand eventuelle Reparaturarbeiten am Boden-Aufnahme-Teil des Ofens vorgenommen werden.

[0040] Unterhalb der Abstützfläche 34 weist das Ofengehäuse vorzugsweise höhenverstellbare Füße 69 auf.

Ansprüche

1. Mit festen Brennstoffen wie Holz betriebener Heizofen, insbesondere Kaminofen, mit einem seitlich oder oben in einen Rauchabzug (11) mündenden Verbrennungsraum (13) mit Luftzufuhr (14, 15, 16, 22), in dessen Boden ein vorzugsweise herausnehmbarer, insbesondere hochklappbarer Rost (18) angeordnet ist, unter dem sich ein Ascheaufnahmeraum (19) und wenigstens ein Teil (15, 16) der Luftzufuhr befindet, wobei wenigstens eine Luftzufuhröffnung (15) mittels einer Verschlußanordnung (20) gesteuert geöffnet oder teilweise oder ganz geschlossen werden kann,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschlußanordnung (20) in Abhängigkeit von dem auf den Boden (17) liegenden Brennstoffgewicht automatisch betätigt wird, derart, daß bei unverbranntem Brennstoff (21) die Verschlußanordnung (20) maximal geöffnet ist und sich beim Verbrennen des Brennstoffs (21) zwecks zunehmender Drosselung der Luftzufuhr zunehmend in Schließrichtung verstellt, so daß stets gerade die für eine optimale Verbrennung erforderliche Luftmenge dem Brennstoff (21) zugeführt wird.

2. Heizofen nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abhängigkeit der Drosselung der Luftzufuhr von dem Abbrand nicht-linear ist, derart, daß die Zunahme der Drosselung in Laufe des Abbrennvorganges größer wird ist als am Anfang desselben.

3. Heizofen nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verschlußanordnung (20) die zugeordnete Luftzufuhröffnung (15) bzw. die zugeordneten Luftzufuhröffnungen nach Unterschreiten eines bestimmten Brennstoffgewichtes vollständig schließt.

4. Heizofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß außer der bzw. den durch die Verschlußanordnung (20) steuerbaren Luftzufuhröffnungen (15) noch wenigstens eine weitere, dauernd offene Luftzufuhröffnung (14, 22) vorgesehen ist.

5. Heizofen nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dauernd offene Luftzufuhr (14, 22) sich oberhalb des Bodens (17) befindet.

6. Heizofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß unterhalb des Bodens (17) eine oder mehrere von Hand zu schließende oder ganz oder teilweise zu öffnende Zusatzluftzufuhröffnungen (16) vorgesehen sind.

7. Heizofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der den Rost (18) enthaltende Boden (17) im Ofengehäuse (23) gegen Feder-, Gewichts- oder ähnliche Kraft (24) nach unten verschiebbar angeordnet und durch die vorgenannte Kraft (24) solange in einer oberen Anschlagstellung (25) gehalten ist, bis die Soll-Brennstoffmenge auf dem Boden (17) eingefüllt ist, worauf der Boden (17) in seine untere Position absinkt, und daß der Boden (17) mechanisch mit einer der gesteuerten Luftzufuhröffnung (15) bzw. den gesteuerten Luftzufuhröffnungen zugeordneten Verschlußklappe (20) oder mehreren Verschlußklappen derart gekuppelt ist, daß die Verschlußklappe(n) (20) bei in der oberen Anschlagstellung (25) befindlichem Boden (17) geschlossen und bei eingefüllter Soll-Brennstoffmenge voll geöffnet ist sowie sich bei zunehmenden Abbrand zunehmend in Schließrichtung bewegt, bis sie nach Unterschreiten eines bestimmten Brennstoffgewichtes wieder geschlossen ist.

8. Heizofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß unterhalb des Rostes (18) ein Aschekasten (26) angeordnet ist, der sich nicht am Boden (17) abstützt.

9. Heizofen nach Anspruch 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aschekasten (26) sich unmittelbar auf einer fest mit dem Ofengehäuse (23) verbundenen Bodenplatte (27) im unteren Bereich des Ofengehäuses (23) abstützt.

10. Heizofen nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Aschekasten (26) als unter dem Rost (18) angeordneter Topf ausgebildet und von einem unten am Boden (17) rund um den Rost (18) luftdicht angebrachten Zylinder umgeben ist, der unten über eine luftdichte Teleskopverbindung oder über einen feuerfesten Schlauch (29) mit der Bodenplatte (27) luftdicht derart verbunden ist, daß die vertikale Verschiebbarkeit des Bodens (17) gewährleistet ist.

11. Heizofen nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Bodenplatte (27) die Zusatzluftzufuhröffnung (16) vorgesehen ist, die durch eine Anheiz- bzw. Brennstoffwählklappe (31) oder einen Schieber über einen von Hand betätigbaren Mechanismus (32) betätigbar ist.

12. Heizofen nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Boden (17) mit dem Rost (18) sowie der Bodenplatte (27) und den daran befestigten Bauelementen aus dem Ofengehäuse (23) durch die Frontöffnung (33) herausnehmbar ausgebildet ist.

Zeichnung