TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein und insbesondere auf eine Vorrichtung
zur Heizung von Außenbereichen mittels Verbrennung von Festbrennstoffen, insbesondere
Biomasse, gemäß den Hauptansprüchen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
[0002] Außenbereichsheizstrahler ermöglichen die Nutzung von Freiflächen unter widrigen
Witterungsbedingungen, beispielsweise in der Gastronomie, im Baugewerbe oder im Privaten.
Solche Heizstrahler beinhalten eine Vorrichtung mit dem Zweck, elektrische oder chemische
Energie in Wärme umzusetzen. Bekannt sind Heizstrahler, welche elektrischen Strom
mittels einem Glühelement oder einer Gaslampe in Wärme umsetzen. Bekannt sind weiterhin
Heizstrahler, welche Wärme durch die chemische Verbrennung eines Brennstoffs erzeugen.
Bekannte Brennstoffe können gasförmig, beispielsweise Propangas oder Butangas, flüssig,
beispielsweise Ethanol oder Kerosin, oder fest, beispielsweise Kohle, Holz oder insbesondere
Holzpellets, sein.
[0003] Sofern Wärme durch Verbrennungsprozesse erzeugt wird, ist es wünschenswert, den Verbrennungsprozess
mit größtmöglicher Effizienz ablaufen zu lassen. Eine möglichst effiziente Verbrennung
beinhaltet die Freisetzung der größtmöglichen chemischen Energie des Brennstoffs als
Wärme, wodurch eine größtmögliche Heizleistung des Heizstrahlers im Vergleich zu einer
Menge an Brennstoff gewährleistet ist. Der damit verbundene geringere Bedarf an Brennstoff
wirkt sich einerseits ressourcenschonend und andererseits kostensparend aus. Eine
möglichst effiziente Verbrennung gewährleistet weiterhin eine geringere Menge an festen
Verbrennungsrückständen (z.B. Asche), welche einerseits gesondert entsorgt werden
müssen und sich andererseits nachteilhaft in der Vorrichtung ansammeln und zu Betriebsstörungen
und/oder erhöhtem Wartungsbedarf des Heizstrahlers führen können.
[0004] Unabhängig von der gewählten Wärmeerzeugungsmethode ist es wünschenswert, einen Heizstrahler
so auszugestalten, dass die erzeugte Wärme möglichst effizient in die unmittelbare
Umgebung abgegeben wird. Dabei ist insbesondere darauf zu achten, dass Wärme nicht
konvektiv nach oben abgeführt wird. Idealerweise wird die Wärme als Wärmestrahlung
in die Umgebung abgestrahlt, während konvektive Wärmeleitung nach oben durch entsprechende
Gestaltungsmerkmale des Heizstrahlers unterbunden wird.
[0005] Aus
DE 10 2013 100 971 B4 ist beispielsweise eine Terrassenstrahler-Vorrichtung bekannt, die einen Reflektorkörper
zum Reflektieren der von einer unterhalb des Reflektorkörpers angeordneten Feuerungsstelle
erzeugten Wärmestrahlen zurück in die Nachbarschaft der Feuerungsstelle zum Erwärmen
eines der Feuerungsstelle ambienten Raumbereiches umfasst, wobei die Feuerungsstelle
als mit Holzpellets auffüllbare Brennkammer ausgebildet ist.
[0006] DE 10 2013 200 800 A1 wiederum beschreibt eine Strahlungsheizung zur Anwendung im Freien, insbesondere
für Balkon, Terrasse oder Garten, in Form und Ausstattung eines Heizpilzes, mit einer
wärmeabstrahlenden Wärmequelle, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wärmequelle
als Verbrennungseinrichtung für festes Brenngut, nämlich für Holz, Holzkohle oder
Kohle, ausgeführt ist.
[0007] Aus
EP 3 614 047 B1 ist ein Terrassenstrahler mit einem standfesten Gehäuse und zumindest einer Brennkammer
zum Verbrennen von Biomasse, insbesondere Holzpellets, bekannt, wobei die Brennkammer
als Wechselbrennereinheit ausgebildet ist, und wobei das Gehäuse einen ersten Aufnahmeraum
für die Wechselbrennereinheit aufweist, welcher ausgebildet ist, um die Wechselbrennereinheit
wechselbar aufzunehmen.
[0008] Aus dem Stand der Technik sind außerdem Vorrichtungen zur Verbrennung von Holzpellets
bekannt, die einen Pellettank oder -behälter aufweisen, welcher während des Betriebs
nachgefüllt werden kann und aus welchem die Brennkammer kontinuierlich während des
Brennvorgangs nachgefüttert werden kann. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil,
dass die Betriebsdauer eines Heizstrahlers durch das Nachfüllen von Brennmaterial
beliebig verlängert werden kann und nicht durch die Menge an zu Betriebsbeginn zur
Verfügung gestellten Brennstoff eingeschränkt ist.
[0009] Eine Schwierigkeit im Betrieb von Heizstrahlern mit Pelletttank oder -behälter, bzw.
von nachfütternden Brennstoffkammern in Verbindung mit Festbrennstoffen im Allgemeinen
ist, dass ein Rückschlagen der Flammen aus einer Brennkammer in den Brennstofftank
auftreten kann. Lösungen dieser Problematik finden sich beispielsweise in der Anbringung
der Brennstoffkammer unterhalb der Brennkammer, wobei weiteres Brennmaterial durch
einen aktiven mechanischen Fördermechanismus aus der Brennstoffkammer in die Brennkammer
befördert wird. Diese Lösung verlangt nach einer mechanisch aufwendigen und ggf. motorisierten
Fördervorrichtung, was wiederum die Komplexität und den Fertigungsaufwand des Heizstrahlers
als Ganzes erhöht. Gegenüber einer Lösung unter Einbeziehung eines aktiven Fördermechanismus
ist eine passive Brennstoffzufuhr vorzuziehen, welche zusätzlichen Brennstoff gravitativ
in die Brennkammer nachführt.
[0010] Jedoch hat eine gravitative Brennstoffzufuhr den Nachteil, dass die Brennstoffkammer
oberhalb der Brennkammer angebracht sein muss, sodass ein Rückbrand aus der Brennkammer
in die Brennstoffkammer, welcher zu einer unerwünschten Entzündung des vorgehaltenen
Brennstoffs in der Brennstoffkammer führt, wahrscheinlicher ist.
[0011] Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist, einen effizienten, mittels eines Festbrennstoffs,
insbesondere Holzpellets betriebenen, Heizstrahler mit einer passiven gravitativen
Brennstoffzufuhr zur Verfügung zu stellen, in welchem die Wahrscheinlichkeit eines
Rückbrands in eine Brennstoffkammer reduziert ist.
[0012] Dies wird erreicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach den Hauptansprüchen.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
ZUSAMMENFASSUNG
[0013] Ein Heizstrahler entsprechend der vorliegenden Offenbarung beinhaltet, entsprechend
dem Stand der Technik, eine Brennkammer, in welcher ein schüttbarer Festbrennstoff
kontinuierlich verbrannt wird, ein Kaminrohr, durch welches die Verbrennungsabluft
aus der Brennkammer unter Ausnutzung des Kamineffekts an die Außenluft abgeleitet
werden, und welches die thermische Energie der Verbrennungsabluft aufnimmt und an
die Umgebung des Heizstrahlers abgibt, eine Brennstoffkammer, einen Brennstoffschacht
welcher kontinuierlich Brennstoff aus der Brennstoffkammer in die Brennkammer leitet
und Kühlluftrohre beinhaltet, und eine Luftzuleitung, welche unter Ausnutzung des
Kamineffekts Luft von außerhalb der Vorrichtung in die Brennkammer leitet. Ein Aspekt
der Offenbarung ist eine Rückbrandsperrvorrichtung, welche durch die Ausgestaltung
und Raumanordnung zueinander der Brennkammer, der Luftzuleitung, des Kaminrohrs und
des Brennstoffschachts mit den darin enthaltenen Kühlluftrohren gebildet wird und
ein Rückschlagen der Flamme aus der Brennkammer in die Brennstoffkammer verhindert.
[0014] Beispielsweise kann der Heizstrahler als biomassebetriebener Heizstrahler ausgebildet
sein.
[0015] Der sogenannte Kamineffekt resultiert aus der schnellen Erwärmung einer sich in Bewegung
befindlichen Luftmasse. Oberhalb einer Flamme (der Wärmequelle) bildet sich eine gegenüber
der Umgebungsluft erwärmte Luftmasse, welche aufgrund ihrer im Vergleich geringeren
Dichte aufsteigt (auch: Konvektion). Die aufsteigende Luftmasse wird durch nachströmende
Umgebungsluft ersetzt, wodurch sich ein stabiler Strömungszustand ausbildet. Durch
Einleiten der erwärmten Luftmasse in ein von der Umgebungsluft abgetrenntes Volumen,
beispielsweise ein Kaminrohr, lässt sich dieser Effekt verstärken, wobei die Geschwindigkeit
des resultierenden Luftstroms von der Temperaturdifferenz sowie der effektiven Höhe
des Kaminrohrs abhängt. Durch Wahl einer geeigneten effektiven Höhe des Kaminrohrs
lässt sich so ein erhöhter Sauerstoffzustrom zu einer Flamme, und damit eine entsprechend
höhere Brandleistung im Vergleich zu einer offenen Flamme herbeiführen. Außerdem kann
durch die Modifikation der Strömungsgeometrie des Luftzustroms die Flammengeometrie
beeinflusst werden.
[0016] Ein grundlegender Mechanismus ist die Beeinflussung der Flammengeometrie mittels
des Kamineffekts und der Modifikation der Geometrie des Luftzustroms, durch welche
die Rückbrandsperrvorrichtung als ein kennzeichnender Aspekt der vorliegenden Offenbarung
umgesetzt wird.
[0017] Im Folgenden bezeichnet ein oberer Bereich der Offenbarung einen Bereich, der bei
offenbarungsgemäßem Aufbau und Betrieb des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers weiter
von der Oberfläche entfernt ist, auf welcher der Heizstrahler aufgebaut ist als ein
unterer Bereich.
[0018] Ein Heizstrahler entsprechend der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Kaminrohr
mit im Wesentlichen vertikaler Ausrichtung. Dabei ist eine vertikale Ausrichtung eine
solche, in der das Kaminrohr, welches zwei offene Enden besitzt, ein oberes Ende und
ein unteres Ende aufweist. Das Kaminrohr ist herkömmlicherweise aus einem metallischen
Werkstoff, beispielsweise Stahl gefertigt, jedoch ist jeder Werkstoff, welcher die
notwendige Feuerbeständigkeit und Verformungsfestigkeit in einem entsprechenden Temperaturbereich
aufweist, denkbar. Das Kaminrohr kann, bei offenbarungsgemäßem Aufbau des Heizstrahlers,
beispielsweise vertikal ausgeführt sein, allerdings sind auch von der Vertikalen abweichende
Ausrichtungen offenbarungsgemäß denkbar. Auch muss das Kaminrohr nicht notwendigerweise
eine gerade Form haben. Auch gekrümmte Formen sind offenbarungsgemäß möglich.
[0019] Am unteren Ende des Kaminrohrs ist als ein Aspekt der Offenbarung eine Brennkammer
ausgebildet. Die Brennkammer ist ein Gefäß, welches ausgebildet ist, eine Betriebsflamme
zu beherbergen. Herkömmlicherweise werden Brennkammern für mit Festbrennstoffen befeuerte
Verbrennungsvorrichtungen aus Metall, beispielsweise Gusseisen gefertigt. In der vorliegenden
Offenbarung ist die Brennkammer so zu dimensionieren, dass zu erwartende Betriebstemperaturen
von bis zu 500° C beschädigungsfrei gewährleistet sind. Die Brennkammer hat an einem
oberen Ende eine Kaminöffnung und, entsprechend einem Ausführungsbeispiel, einen Montageflansch,
welcher zu dem am unteren Ende des Kaminrohrs ausgebildeten Montageflansch komplementär
ist. Die Kaminöffnung ist, mit dem Kaminrohr verbunden, welches an der Oberseite der
Brennkammer angebracht ist. Die Längsachse der Brennkammer ist parallel zur Längsachse
des Kaminrohrs angeordnet. Die Brennkammer hat einen Hauptbrennraum, welcher durch
die Seitenwände der Brennkammer seitlich und die Kaminöffnung nach oben beschränkt
wird. Dabei hat der Hauptbrennraum beispielsweise eine Kaminrohröffnung, welche auf
der Oberseite des Hauptbrennraumes angeordnet ist, eine Rostöffnung an der Unterseite
und eine Brennstofföffnung an einer Vorderseite.
[0020] Die Brennkammer beinhaltet außerdem an einer Rückseite, welche der Vorderseite gegenüberliegt,
als einen weiteren Aspekt der Offenbarung, einen Brennkammerwinkel. Der Brennkammerwinkel
ist beispielsweise ein Winkelblech, welches aus einer planen Form beispielsweise entlang
einer Mittellinie stumpfwinklig verbogen wird. Der Brennkammerwinkel wird derart in
die Brennkammer eingesetzt, dass in einer Ansicht von oben der Vertex des entstehenden
Winkels von der Rückseite der Brennkammer zu der, der Rückseite gegenüberliegenden,
Vorderseite zeigt. Der Brennkammerwinkel unterteilt somit den Hauptbrennraum in einer
Ansicht von oben in zwei voneinander unterschiedliche Bereiche, nämlich die Brandfläche
und die Umgehungsfläche. Entsprechend der Form des Brennkammerwinkels hat die Umgehungsfläche
eine dreieckige Form, kann jedoch, bei entsprechender Ausformung des Brennkammerwinkels,
auch eine andere geometrische Form aufweisen. Die Brandfläche und Umgehungsfläche
bilden zusammen die Brennkammerfläche. Dabei ist während des Betriebs des Heizstrahlers
die Brandfläche, in einer Ansicht von oben, von brennendem Brennstoff bedeckt, während
die Umgehungsfläche frei von Brennstoff ist. Die dem Vertex des Brennkammerwinkels
gegenüberliegenden Ränder schließen bündig eine rückseitige Wand der Brennkammer an.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Brennkammerwinkel so dimensioniert, dass seine
Höhe in einer Seitenansicht kleiner als die Höhe der Brennkammer und des Hauptbrennraums
ist. Jedoch sind Ausführungsformen denkbar, in welcher der Brennkammerwinkel so dimensioniert
ist, dass seine Höhe in einer Seitenansicht gleich der Höhe der Brennkammer und des
Hauptbrennraums ist.
[0021] Zweck des Brennkammerwinkels ist, die Brandfläche, welche eine vom brennenden Brennstoff
im Hauptbrennraum bedeckte Fläche ist, zu verkleinern und eine Leitung für einen Luftstrom
darzustellen, welcher von unten durch Rostöffnung in den Hauptbrennraum gelangt, an
der Flamme vorbei zuleiten. Entsprechend dem oben beschriebenen Kamineffekt beeinflusst
der Brennkammerwinkel den Luftstrom so, dass eine bessere Luftdurchmischung während
des Verbrennungsvorgangs gewährleistet und eine besonders effiziente und rückstandsarme
Verbrennung resultiert. Außerdem kann durch die somit umgesetzte Ausgestaltung des
Strömungsprofils die Flammengeometrie beeinflusst werden, um ein Rückschlagen der
Flamme in die Brennstoffkammer zu behindern. Das Flächenverhältnis von Brandfläche
zu Umgehungsfläche kann 18:1 betragen, jedoch sind Flächenverhältnisse von 5:1 bis
40:1 als sinnvoll anzusehen.
[0022] Um einen ausreichend starken Kamineffekt zu gewährleisten, können die Brennkammerfläche
und die Länge des Kaminrohrs in einem Verhältnis zueinander vorgesehen sein. Dabei
sind Verhältnisse im Bereich von (1,5 mm
2):(1 mm) und (10 mm
2):(1 mm) möglich.
[0023] An einer Seite der Brennkammer, welche nicht die Vorder- oder Rückseite ist, kann
eine Zündvorrichtung vorgesehen sein. Die Zündvorrichtung beinhaltet einen Durchstoß
durch eine auf dieser Seite liegende Brennkammeraußenwand, sodass von außen Anzündelemente,
beispielsweise Zunder, Holzwolle oder synthetische Zündwürfel, in die Brennkammer
eingeführt werden können. Die Zündvorrichtung kann zweckmäßig einen Verschluss aufweisen,
welcher beispielsweise als Schubverschluss oder als Klappe ausgelegt sein kann und
den Durchstoß im geschlossenen Zustand vollständig verschließt. In einer möglichen
Ausführungsform kann die Zündvorrichtung außerdem auf der Außenseite der Brennkammer,
anschließend unterhalb des Durchstoßes, eine beispielsweise als Podest oder als Winkelblech
ausgeführte Haltevorrichtung für Anzündelemente aufweise, sodass diese auf Wunsch
so in die Brennkammer eingeführt werden können, dass ein Ende in die Brennkammer hineinragt
und ein anderes Ende auf der Haltevorrichtung lagert.
[0024] Auf einer Vorderseite der Brennkammer, die der Rückseite gegenüberliegt, beinhaltet
die Brennunterkammer, als einen weiteren Aspekt der Offenbarung, eine Luftzufuhröffnung,
an welche ein Hauptluftrohr anschließt, wobei letzteres die Brennkammer durch die
Luftzufuhröffnung mit der Außenluft verbindet. Während des Brennprozesses wird durch
diese Öffnung mittels des Kamineffekts Außenluft eingeleitet, welche dann durch den
Brennrost in den Hauptbrennraum gelangt und dort mit dem Brennstoff verbrannt wird.
Das Hauptluftrohr ist offenbarungsgemäß beispielsweise als parallel zum Boden vorgesehen,
jedoch sind auch andere Ausrichtungen offenbarungsgemäß denkbar.
[0025] Um einen entsprechenden Strömungszustand und eine entsprechende Flammengeometrie
zu gewährleisten, kann das Hauptluftrohr in einem Längenverhältnis zum Kaminrohr vorgesehen
sein. Dabei ist in einem Ausführungsbeispiel eine Länge des Kaminrohrs zu einer Länge
des Hauptluftrohrs im Verhältnis von 1:3,31 vorgesehen, wobei ein Längenverhältnis
von wenigstens 2:1 vorzusehen ist.
[0026] Ein weiterer Aspekt der Offenbarung ist ein Brennstoffschacht, welcher an die Vorderseite
des Hauptbrennraumes anschließt und der kontinuierlichen Zuleitung zusätzlichen Brennmaterials
während des Betriebs dient. Der Brennstoffschacht ist ein Rohrsegment, welches in
einer Raumanordnung derart angeordnet ist, dass seine Längsachse einen Winkel mit
der Längsachse des Kaminrohrs einnimmt, der kein rechter Winkel ist. Stattdessen ist
der Winkel, den die Längsachse des Brennstoffschachts mit der Längsachse des Kaminrohrs
einnimmt, ein spitzer Winkel, wobei der Vertex des Winkels nach unten zeigt. Der Brennstoffschacht
schließt, wie oben beschrieben, an eine Seite des Hauptbrennraumes an, sodass der
Übergang zwischen dem Brennstoffschacht und dem Hauptbrennraum eine Fläche ist, die
identisch mit der Fläche ist, die von der Vorderseite des Hauptbrennraumes, in welcher
die Brennstofföffnung ausgebildet ist, gebildet wird. Um eine ausreichende Verteilung
des nachfallenden Brennstoffs auf dem Brennrost zu gewährleisten, ist die Unterkante
des unteren Endes des Brennstoffschachts in einer Höhe oberhalb der durch den Brennrost
definierten Ebene vorzusehen. Insofern schließt der Brennstoffschacht so an den Hauptbrennraum
an, dass ein Objekt, welches in das obere Ende des Brennstoffschachtes fällt, in den
Hauptbrennraum geleitet wird. Eine kontinuierliche Brennstoffzufuhr aus einer weiter
unten beschriebenen Brennstoffkammer ist damit gewährleistet. Die Höhe zwischen der
Unterkante des Brennstoffschachts und der Ebene des Brennrosts liegt beispielsweise
in einem Bereich zwischen 10 mm und 100 mm.
[0027] Offenbarungsgemäß ist der Winkel, den die Längsachse des Brennstoffschachts mit der
Längsachse des Kaminrohrs einnimmt, insbesondere in einem Winkelbereich von 30°-55°
vorzusehen. Dieser offenbarungsgemäße Winkelbereich zwischen der Längsachse des Brennstoffschachts
und der Längsachse des Kaminrohrs entspricht einem Winkelbereich von 35°-60° zwischen
der Längsachse des Brennstoffschachts und der Längsachse des Hauptluftrohrs und damit
einem Winkelbereich von 35°-60° zwischen der Längsachse des Brennstoffschachts und
einer Ebene, die zu der Oberfläche, auf welcher der Heizstrahler offenbarungsgemäß
aufgebaut ist, parallel ist.
[0028] Der Brennstoffschacht beinhaltet offenbarungsgemäß ein oder mehrere Lüftungsrohre.
Dabei sind die Lüftungsrohre parallel zu dem Brennstoffleiter ausgebildet und am unteren
Ende des Brennstoffschachts zum Hauptbrennraum hin offen. Die oberen Enden der Lüftungsrohre
sind mittels zu diesem Zweck in der Außenwand des Brennstoffschacht vorgesehenen Lüftungsschlitzen
mit der Außenluft verbunden. Während des Betriebs wird mittels des Kamineffekts durch
die Lüftungsrohre zusätzlich zu der durch das Hauptluftrohr eingeleitete Außenluft,
zusätzliche Außenluft in den Hauptbrennraum geleitet. Diese durch die Lüftungsrohre
eingeleitete Luft sorgt als ein offenbarungsgemäßer Aspekt für eine Kühlung des sich
im Brennstoffschacht befindlichen Brennstoffs, wodurch eine Entzündung des Brennstoffs
behindert wird, bevor dieser den Hauptbrennraum erreicht hat. Diese durch die Lüftungsrohre
eingeleitete Luft modifiziert als ein offenbarungsgemäßer Aspekt außerdem die Flammengeometrie
so, dass die Flamme von der Brennstofföffnung weg geleitet wird und behindert so zusätzlich
eine vorzeitige Entzündung des Brennstoffs, bevor dieser den Hauptbrennraum erreicht
hat. Diese durch die Lüftungsrohre eingeleitete Luft behindert also offenbarungsgemäß
einen Rückbrand. In einem Ausführungsbeispiel sind die Lüftungsrohre in das den Brennstoffschacht
bildende Rohrsegment integriert, sodass ein Teil der Außenwände der Lüftungsrohre
mit einem Teil der Außenwände des Brennstoffschachts identisch sind. Die Innenwände
der Lüftungsrohre teilen also den Innenraum des Brennstoffschachts in die Lüftungsrohre
und in einen Brennstoffleiter auf. Jedoch sind auch offenbarungsgemäße Ausführungen
denkbar, in welchen die Lüftungsrohre an abweichenden Stellen des Brennstoffschachts
angebracht sind. Die Querschnittsflächen der Lüftungsrohre können ein Größenverhältnis
zur Brennkammerfläche aufweisen. Dabei kann das Verhältnis beispielsweise 1:3,92 betragen,
jedoch ist ein Größenverhältnis von bis zu 1:40 denkbar.
[0029] Weiters ermöglicht die Luftstromführung des offenbarungsgemäß ausgeführten Heizstrahlers
das Erreichen von Brenntemperaturen von bis zu 500° C bei gleichzeitig rückstandsarmer
Verbrennung des verwendeten Brennstoffs.
[0030] Die Kombination der beschriebenen Aspekte des Brennkammerwinkels, des Hauptluftrohrs,
des Brennstoffschachts und des Kaminrohrs stellen eine Rückbrandsperrvorrichtung dar,
welche durch Beeinflussung der Flammengeometrie mittels des Kamineffekts und der Modifikation
der Geometrie des Luftzustroms ein Rückschlagen der Flamme in die Brennstoffkammer
unterbindet. Eine Vorrichtung mit den vorgestellten Merkmalen stellt einen effizienten,
mittels eines Festbrennstoffs, insbesondere Holzpellets betriebenen, Heizstrahler
mit einer passiven gravitativen Brennstoffzufuhr dar, in welchem die Wahrscheinlichkeit
eines Rückbrands in eine Brennstoffkammer reduziert ist.
[0031] Beispielsweise kann am oberen Ende des Kaminrohrs entsprechend eines Ausführungsbeispiels
ein Paar von zwei Diffusionsschirmen angebracht sein. Ein Diffusionsschirm ist ein
dünnwandiger Schirm oder eine Platte, zweckmäßig aus Metall, welche in einer Ebene
rechtwinklig bzw. radial zur Ausrichtung des Kaminrohrs von dem Kaminrohr absteht.
An einem vertikalen Abschnitt am oberen Ende des Kaminrohrs können ein oberer Diffusionsschirm
und ein unterer Diffusionsschirm vertikal übereinander so angebracht sein, dass das
Kaminrohr beide Diffusionsschirme durchdringt und sich zwischen diesen ein Spalt bildet,
dessen vertikale Ausdehnung klein ist gegenüber der radialen Ausdehnung des Diffusionsschirms.
Außerdem ist ein Auslass des Kaminrohrs in einem Bereich zwischen dem oberen und dem
unteren Diffusionsschirm vorgesehen, sodass die durch das Kaminrohr fließende Abluft
durch den Spalt zwischen dem oberen und dem unteren Diffusionsschirm radial nach außen
fließen kann. Eine Stirnfläche eines Diffusionsschirms kann, gemäß eines Ausführungsbeispiels,
die Form eines regelmäßigen Sechsecks aufweisen, allerdings sind auch andere Formen
wie Kreise, regelmäßige Achtecke und unregelmäßige Formen offenbarungsgemäß denkbar.
Ein Diffusionsschirm kann, entsprechend einem Ausführungsbeispiel, in der Seitenansicht
eine ungekrümmte Platte sein, oder gekrümmt sein, wobei der Außenumfang eines Diffusionsschirms
gegenüber dem Bereich, an dem er an dem Kaminrohr angebracht ist, nach oben oder unten
gebogen ist. Es sind Ausführungsformen denkbar, in denen ein Diffusionsschirm als
Kugelschalensegment oder als ein Segment eines anderen Rotationasellipsoids ausgeführt
ist.
[0032] Diffusionsschirme in der beschriebenen Ausführung wirken sich auf die Funktion eines
Heizstrahlers aus. Dadurch, dass die wärmetragende Abluft des Heizstrahlers möglichst
lange in Kontakt mit einer möglichst großen Oberfläche des Heizstrahlers steht, wird
ein möglichst großer Anteil bei der Verbrennung freigesetzten chemischen Energie des
Brennstoffs in Form von Strahlungswärme in die unmittelbare Umgebung des Heizstrahlers
abgegeben, statt konvektiv in die Atmosphäre aufzusteigen. Weitere positive Effekte
eines offenbarungsgemäßen Diffusionsschirms beinhalten, dass Wärme, die im unteren
Bereich des Heizstrahlers konvektiv freigesetzt wird, durch den Diffusionsschirm am
Entweichen gehindert wird. Um einen ausreichend starken Gegendruck zu der aus dem
Kaminrohr entweichenden Strömung aufzubauen sowie Funkenflug zu vermeiden, kann die
radiale Ausdehnung der beiden Diffusionsschirme und ihr Abstand voneinander in einem
Verhältnis vorgesehen sein. Dabei kann ein Abstand des oberen Diffusionsschirms vom
unteren Diffusionsschirm vorgesehen sein, der ein Verhältnis von 1:15 zu der radialen
Ausdehnung der Diffusionsschirme aufweist, wobei auch Verhältnisse von 1:80 denkbar
sind und ein Verhältnis von 1:40 beispielsweise vorzusehen ist.
[0033] Mittels der Diffusionsschirme in Kombination mit den oben beschriebenen Merkmalen
kann die aus dem Verbrennungsprozess resultierende Abluft beispielsweise von 500°
C in der Brennkammer auf 50° C beim Entweichen aus dem zwischen den Diffusionsschirmen
ausgebildeten Spalt abgekühlt werden, wobei ein Großteil der abgegebenen Wärme in
der Umgebung des Heizstrahlers verbleibt.
[0034] Weitere Aspekte und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der beigefügten
Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
[0035] Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in der:
- Fig. 1
- eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers
entsprechend den Hauptansprüchen veranschaulicht;
- Fig. 2
- eine Detailansicht einer offenbarungsgemäßen Brennkammer veranschaulicht;
- Fig. 3
- eine Detailansicht eines offenbarungsgemäßen Brennstoffschachts veranschaulicht;
- Fig. 4
- eine zweite Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers mit einem Wärmefänger
und einem Berührungsschutz veranschaulicht;
- Fig. 5
- eine dritte Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers mit einer ersten
alternativen Ausführungsform der Kaminrohrwindung veranschaulicht;
- Fig. 6
- eine vierte Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers mit einer zweiten
alternativen Ausführungsform der Kaminrohrwindung veranschaulicht;
- Fig. 7
- eine fünfte Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers mit einer Aufnahmevorrichtung
für Witterungsschutz veranschaulicht;
- Fig. 8
- eine sechste Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers als Gebäudeheizung
veranschaulicht;
- Fig. 9
- eine siebte Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers als Wasserheizung
veranschaulicht;
- Fig. 10
- eine achte Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers in Verbindung mit
einem Wärmetauscher veranschaulicht; und
- Fig. 11
- eine neunte Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers mit einer ersten
al-ternativen Ausführungsform der Diffusionsschirmanordnung zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
[0036] Vor einer detaillierten Beschreibung der Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig.
1 folgen zunächst allgemeine Erläuterungen zu den Ausführungsformen.
[0037] Entsprechend einem weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiel weist das vertikal
ausgerichtete Kaminrohr eine Kaminrohrwindung auf. Beispielsweise weist das Kaminrohr
vertikal ausgerichtete Abschnitte auf, aber auch Abschnitte, welche horizontal und
damit rechtwinklig zu den vertikalen Abschnitten des Kaminrohrs ausgebildet sind,
als Kaminrohrwindung. Kaminrohrwindungen vergrößern die effektive Höhe des Kamins
und erlauben somit eine Feinjustierung des erwünschten Kamineffekts, vergrößern die
Fläche, welche für den Austausch von Wärme zwischen Abluft und Kaminrohr zur Verfügung
stehen, wodurch die Effizienz des Heizstrahlers als Ganzes profitiert, und erlauben
das zielgerichtete Freisetzen von Strahlungswärme in bestimmten Raumbereichen in der
Umgebung des Heizstrahlers.
[0038] Entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Kaminrohr einen rechteckigen,
mithin quadratischen, Querschnitt auf. Es gibt jedoch Ausführungsbeispiele mit abweichenden,
beispielsweise kreisförmigen oder elliptischen Querschnitten.
[0039] Im Verlauf des Kaminrohrs können verschiedene zweckmäßige Betriebsvorrichtungen ausgebildet
sein.
[0040] Der Auslass des Kaminrohrs kann in einem Bereich unterhalb des oberen Ausgangs ausgebildet
sein. Dieser Auslass besteht aus einem oder mehreren Öffnungen, welche die Außenwand
des Kaminrohrs so durchdringen, dass zwischen dem Inneren des Kaminrohrs und der Außenluft
eine Verbindung geschaffen wird, durch welche Abluft aus dem Kaminrohr in die Außenluft
fließen kann.
[0041] Es gibt Ausführungsformen, bei denen am äußeren Umfang der Diffusionsschirme Aufnahmevorrichtungen
für Witterungsschutz oder Dekorationselemente vorgesehen sind, sodass der Heizstrahler
als Träger oder Haltevorrichtung für Zeltdächer oder Girlanden dienen kann.
[0042] Das Kaminrohr kann beispielsweise am oberen Ausgang eine Starterklappe aufweisen.
Die Starterklappe ist beispielsweise als dünnes Metallwerkstück ausgeführt, dessen
Fläche und Form ausreichend dimensioniert ist, um den Querschnitt des Kaminrohrs vollständig
zu verdecken. Die Starterklappe ist mittels eines Scharniers drehbeweglich so an dem
Kaminrohr angebracht, dass der obere Ausgang des Kaminrohrs auf Wunsch vollständig
verdeckt oder vollständig geöffnet werden kann.
[0043] Das Kaminrohr kann auch in einem Bereich unterhalb des oben beschriebenen Auslasses
aber oberhalb des unteren Endes des Kaminrohrs eine Drosselklappenanordnung aufweisen.
Die Drosselklappe kann beispielsweise eine als Absperrklappe ausgeführte Vorrichtung
sein, welche eine scheibenförmige Platte aufweist, welche drehbeweglich derart in
das Kaminrohr eingesetzt ist, dass seine Stirnfläche entweder rechtwinklig zur Längsachse
des Kaminrohrs steht und damit den Durchfluss von Abluft durch das Kaminrohr behindert,
oder, bei Drehung, parallel zur Längsachse des Kaminrohrs steht, und damit den Durchfluss
von Abluft durch das Kaminrohr nicht behindert. Die Platte der Drosselklappenanordnung
kann beispielsweise eine zylinderförmige Achse aufweisen, welche so an der Platte
angebracht ist, dass sie an zwei Punkten des Umfangs der Platte sowie einem Mittelpunkt
anliegt. Die Achse kann in zwei als Lagern ausgebildeten Öffnungen, welche das Kaminrohr
an geeigneten Punkten durchstoßen, gelagert sein, wobei ein Ende der Achse außerhalb
des Kaminrohrs einen hitzeisolierten Griff aufweist, mit dem eine Drehung der Platte
bewirkt werden kann. Mittels der Drosselklappenanordnung kann eine Verringerung des
Durchstroms von Abluft durch das Kaminrohr bewirkt werden, wodurch der durch das Kaminrohr
wirkende Kamineffekt eingeschränkt und damit, entsprechend dem oben beschriebenen
Mechanismus, eine Verringerung der Heizleistung und des Brennstoffverbrauchs bewirkt
wird. Dies erlaubt dem Nutzer, die Brennleistung des Heizstrahlers den Anforderungen
anzupassen, sodass bei geringerer nötiger Heizleistung weniger Brennstoff verbraucht
wird und die Heizleistung nicht die Anforderungen übersteigt.
[0044] Das Kaminrohr kann, ebenfalls zwischen dem oben beschriebenen Ausgang und dem unteren
Ende des Kaminrohrs, einen Montageflansch aufweisen. An dem Montageflansch kann, entsprechend
einem Ausführungsbeispiel, ein Berührungsschutz angebracht sein. Der Berührungsschutz
ist ein das Kaminrohr abschnittweise entlang seines Umfangs vollständig umgebender
Käfig, der beispielsweise aus einer Anzahl von parallel zum Kaminrohr angeordneten
Metallstäben gebildet wird, wobei jeweils zwischen einem Stab und dem Kaminrohr ein
Abstand vorgesehen ist, der ausreichend ist, um ein versehentliches Berühren des Kaminrohrs
zu verhindern und um den Berührungsschutz vom Kaminrohr ausreichend thermisch zu isolieren,
dass die Berührung des Berührungsschutzes ungefährlich ist. Das beschriebene Ausführungsbeispiel
des Berührungsschutzes ist für die Offenbarung nicht maßgeblich und andere Ausführungsformen
sind offenbarungsgemäß denkbar.
[0045] Am unteren Ende des Kaminrohrs kann, entsprechend einem Ausführungsbeispiel, ein
Flanschabschnitt als Montageflansch ausgebildet sein, wobei der untere Ausgang des
Kaminrohrs offen ist.
[0046] Unterhalb des Hauptbrennraums beinhaltet der Heizstrahler eine Brennunterkammer,
welche nach oben durch dem Rosthalter beschränkt wird, nach unten durch einen Brennunterkammerboden,
welcher die Brennunterkammer als Ganzes nach unten beschränkt, zu den Seiten durch
die Brennunterkammerseitenwände. Die Brennunterkammer kann als Aschekammer dienen,
in welcher sich festphasige Verbrennungsrückstände sammeln. Die Brennunterkammer kann
eine Rostkastenöffnung beinhalten. Diese Öffnung verbindet die Brennunterkammer mit
der Außenluft und kann als Aufnahme für ein Rostkammermodul dienen. Das Rostkammermodul
ist ein herausnehmbarer Einsatz, welcher oben und unten und an zwei Seiten begrenzt
ist. Das Rostkammermodul beinhaltet dabei einen nach außen ausgebildeten Flansch,
welcher die Ränder der Rostkastenöffnung aus einer Seitenansicht überdeckt und, wenn
das Rostkammermodul in die Rostkammeröffnung eingesetzt ist, an den Rändern der Rostkammeröffnung
anschlägt und so ein weiteres Verschieben des Rostkammermoduls in eine Richtung unterbindet,
die entgegen der Richtung liegt, in welche das Rostkammermodul aus der Rostkammeröffnung
herausgenommen werden würde. Wenn das Rostkammermodul in die Rostkammeröffnung eingesetzt
ist, liegt demnach der Flansch an den Rändem der Rostkammeröffnung auf und das Rostkammermodul
liegt auf dem Brennkammerboden auf. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel ist der
oben beschriebene Rosthalter in die Oberseite des Rostkammermoduls integriert, sodass
bei Entfernen des Rostkammermoduls auch der Rost aus dem Heizstrahler entfernt wird.
Gemäß eines Ausführungsbeispiels ist die Rostkammeröffnung auf der Rückseite der Brennunterkammer
ausgebildet, jedoch sind Ausführungsformen denkbar, bei denen die Rostkammeröffnung
auf einer Seite ausgebildet ist, die nicht die Rückseite ist, sofern sie auf einer
Seite ausgebildet ist, die nicht die Vorderseite der Brennunterkammer ist.
[0047] Der Heizstrahler kann außerdem eine Aschekammer enthalten, welche von der Rückseite
in das Rostkammermodul eingeschoben werden kann. Das Aschekammermodul ist als bewegliche
Lade ausgeführt, welche schiebebeweglich in die rückseitige Öffnung des Rostkammermoduls
eingesetzt ist. Dabei ist das Aschekammermodul auf seiner Rückseite, welche der Brennkammerrückseite
entspricht, geschlossen, aber auf seiner Vorderseite geöffnet. Während des Betriebs
sammelt sich die anfallende Asche im Aschekammermodul und kann ohne Unterbrechung
des Betriebs zwecks Entleerung aus dem Heizstrahler entfernt werden.
[0048] Am unteren Ende der Brennkammer kann zwecks der Standsicherung des Heizstrahlers
als Ganzes eine Sockelvorrichtung vorgesehen sein, welche den Heizstrahler in der
vorgesehenen Ausrichtung mit Bezug zu der Oberfläche hält, auf welcher der Heizstrahler
aufgebaut ist. In einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Sockelvorrichtung drei
Sockelrohre, welche in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Kaminrohrs so ausgerichtet
sind, dass deren äußere Enden die Winkel eines gleichseitigen Dreiecks bilden. Insbesondere
sind Sockelrohre Rohre mit rechteckigem Querschnitt, jedoch sind andere Querschnitte
denkbar. Ebenso sind abweichende Anordnungen der Sockelrohre, sofern diese dem Zweck
der Standsicherung des Heizstrahlers dienlich sind, offenbarungsgemäß denkbar.
[0049] In einem Ausführungsbeispiel ist eines der Sockelrohre das Hauptluftrohr.
[0050] Am oberen Ende des Brennstoffschachts kann ein Brennstoffhahn vorgesehen sein, mit
welchem zusätzliches Nachrutschen von Brennstoff in den Brennstoffschacht verhindert
werden kann. In einem Ausführungsbeispiel kann dieser Brennstoffhahn als ladenförmiger
Einschub vorgesehen sein, der durch eine dafür in der Außenschale des Brennstoffschachts
vorgesehenen Öffnung in die Brennstoffleitung eingeführt wird, sodass die Brennstoffleitung
verschlossen wird. Dies ist beispielsweise im Zuge des Anzündvorgangs nützlich, um
eine übermäßigen Brennstoffzufuhr zu vermeiden.
[0051] Der Hauptbrennraum wird nach unten, wie oben beschrieben durch einen Rosthalter beschränkt,
welcher einen Brennrost beherbergt. Der Brennrost ist ein Blech, welches von einer
Stirnfläche zur gegenüberliegenden Stirnfläche von Durchlässen durchstoßen wird. Dabei
ist die Größe der Durchlässe so zu wählen, dass der verwendete Brennstoff in unverbranntem
Zustand nicht im Übermaß durch die Spalten fällt, jedoch ausreichend breit, dass die
entstehende Asche durch den Rost nach unten fallen kann. Der Brennrost kann beispielsweise
als Streckgitter oder als Lochblech ausgebildet sein, jedoch sind andere Ausführungsformen
offenbarungsgemäß denkbar. In einer Ausführung als Streckgitter sind die Durchlässe
als rautenförmige Maschen ausgebildet. Hier ist in einem Ausführungsbeispiel insbesondere
eine Maschenweite von 3-12 mm und eine Maschenlänge von 5-20 mm ausgeführt. In einer
Ausführung als Lochblech, wobei die Durchlässe hier als Löcher ausgebildet sind, welche
kreisförmig oder quadratisch sein können, ist insbesondere ein Lochdurchmesser bzw.
eine Kantenlänge von 4-20 mm ausgebildet. Andere Formgebungen und Größen sind offenbarungsgemäß
denkbar, sofern sie dem Zweck dienen, den verwendeten Brennstoff in unverbranntem
Zustand daran zu hindern, im Übermaß durch den Rost zu fallen, die entstehende Asche
durch den Rost nach unten fallen zu lassen.
[0052] Ein weiterer offenbarungsgemäßer Aspekt ist eine Brennstoffkammer, die am oberen
Ende des Brennstoffschachts angebracht ist und eine bestimmte Menge an Brennstoff
beinhaltet. Die Brennstoffkammer hat eine obere Öffnung, welche zweckmäßig mit einem
Brennkammerdeckel ausgeführt ist, und durch die Brennstoff nachgefüllt werden kann.
Die Brennstoffkammer hat außerdem eine untere Öffnung, die an das obere Ende des Brennstoffschachts
derart angeschlossen ist, dass Brennstoff von der Brennstoffkammer in den Brennstoffschacht
gelangen kann. In einem Ausführungsbeispiel ist die Brennstoffkammer als trichterförmige
Rohrerweiterung ausgeführt und beinhaltet eine Anzahl von Prallblechen, welche das
Nachrutschen des Brennstoffs regulieren.
[0053] Ein weiterer optionaler Aspekt der Offenbarung ist ein Wärmefänger, welcher oberhalb
der Brennkammer und oberhalb von optional vorgesehenen Kaminrohrwindungen an dem Kaminrohr
angeordnet ist. Dabei ist der Wärmefänger als eine Platte ausgeführt, welche rechtwinklig
zur Längsachse des Kaminrohrs ausgerichtet ist, sodass das Kaminrohr den Wärmefänger
durch eine dafür vorgesehene Kaminrohröffnung durchdringt. Dabei ist der Querschnitt
der Kaminrohröffnung größer vorzusehen als das Kaminrohr selbst, sodass der Wärmefänger
von dem Kaminrohr thermisch isoliert ist. Ein Effekt des Wärmefängers ist, dass Konvektion,
welche von den unterhalb des Wärmefängers angeordneten Komponenten des Heizstrahlers
ausgeht, von dem Wärmefänger am weiteren Aufsteigen gehindert wird und damit in der
Umgebung des Heizstrahlers verbleibt, was dessen Heizeffizienz erhöht. In einer Ausführungsform
ist der Wärmefänger in einer Höhe von Boden ausgeführt, welche die Nutzung als Tisch
oder Ablage zulässt. Der Brennkammerdeckel kann dekorativ als Öffnung in den Wärmefänger
integriert werden.
[0054] Außerdem kann unterhalb des Wärmefängers ein Berührungsschutz vorgesehen sein, welcher
versehentliches Berühren der heißen Komponenten des Heizstrahlers unterbindet.
[0055] Ein offenbarungsgemäßer Heizstrahler kann modular aufgebaut sein, sodass beispielsweise
zum Zweck des einfacheren Transports die Brennkammer, Kaminrohr, Brennstoffschacht
und Hauptluftrohr voneinander getrennt werden können. Es gibt auch Ausführungsformen,
in denen, soweit vorhanden, Diffusionsschirme, Berührungsschutz und Wärmefänger voneinander
und vom Kaminrohr, Brennkammer und Hauptluftrohr getrennt werden können.
[0056] Die Verwendung des beschriebenen Heizstrahlers ist nicht auf die Verwendung als Außenbereichsheizung
beschränkt. Auch Ausführungsformen zur Verwendung als Wasserheizung, Wärmetauscher
oder Gebäudeheizung sind offenbarungsgemäß denkbar.
[0057] Zurückkommend zu Fig. 1, veranschaulicht diese eine erste Ausführungsform des Heizstrahlers
1 mit einem vertikal ausgeführten Kaminrohr 2, welches ein oberes Ende 2a und ein
unteres Ende 2b hat. Am unteren Ende 2b des Kaminrohrs 2 ist hier mittels eines Montageflanschs
14a eine offenbarungsgemäße Brennkammer 3 angebracht. Das Kaminrohr leitet Abluft
aus einem Verbrennungsvorgang in der Brennkammer 3 der Außenluft zu, während der Durchleitung
gibt die Abluft Wärme an die mit ihr in Kontakt stehenden Komponenten des Heizstrahlers
1, beispielsweise und insbesondere das Kaminrohr 2, ab und erlaubt so das Heizen des
den Heizstrahler 1 umgebenen Volumens mittels Strahlungswärme. Die Brennkammer 3 hat
ein oberes Ende und ein unteres Ende, wobei das obere Ende durch eine Kaminrohröffnung
3a mit dem unteren Ende 2b des Kaminrohrs 2 verbunden ist. Das untere Ende der Brennkammer
3 hat eine Rostöffnung 3b, welche hier mittels eines Montageflansches 14b mit einer
Sockeleinheit 15 verbunden ist. Die Brennkammer 3 weist außerdem eine Brennstofföffnung
3c auf. Die Seite der Brennkammer 3, auf welcher die Brennstofföffnung 3c ausgebildet
ist, definiert die Rückseite des Heizstrahlers. In der Brennkammer 3 wird im offenbarungsgemäßen
Betrieb des Heizstrahlers 1 ein schüttbarer Festbrennstoff, insbesondere Holzpellets,
verbrannt. An die Brennstofföffnung 3c ist ein offenbarungsgemäßer Brennstoffschacht
5 angeschlossen. Der Brennstoffschacht 5 beinhaltet nicht dargestellte Lüftungsrohre
5a, welche einen Teil der offenbarungsgemäßen Rückbrandsperrvorrichtung bilden. Der
Brennstoffschacht 5 führt der Brennkammer 3 während des Betriebs Brennstoff zu und
verhindert durch seine Formgebung, insbesondere die nicht dargestellten Lüftungsrohre
5a, einen Rückbrand der Flamme in den Brennstoffschacht 5. Am oberen Ende des Brennstoffschachts
ist ein Brennstoffhahn 5b vorgesehen, welcher hier als Einschub ausgebildet ist und
auf Wunsch einen Nachfluss von Brennstoff aus einer Brennstoffkammer 7 in den Brennstoffschacht
5 unterbinden kann.
[0058] Die Brennstoffkammer 7 ist hier als erweitertes Segment des Brennstoffschachts 5
geformt und beinhaltet mehrere Prallbleche 7b, welche den Durchfluss von Brennmaterial
durch die Brennstoffkammer 7 in den Brennstoffschacht 5 reguliert. Die Brennstoffkammer
7 beherbergt während des Betriebs eine Menge eines schüttbaren Festbrennstoffs, welcher
zur Verbrennung in der Brennkammer 3 vorgesehen ist und zum Betrieb des Heizstrahlers
1 dient.
[0059] Zwischen dem unteren Ende 2b und dem oberen Ende 2a des Kaminrohrs 2 ist hier eine
Kaminrohrwindung 10 ausgebildet. Die Kaminrohrwindung 10 beinhaltet einen ersten horizontalem
Abschnitt 10a, einen vertikalen Abschnitt 10b und einen zweiten horizontalem Abschnitt
10c und ist so in das Kaminrohr 2 integriert, dass Abluft, die aus der Brennkammer
3 durch das untere Ende 2b in das Kaminrohr 2 einfließt, durch die Kaminrohrwindung
10 fließt, bevor sie das obere Ende 2a des Kaminrohrs 2 erreicht. Mittels der Kaminrohrwindung
10 kann Strahlungswärme in erwünschte Umgebungsbereiche des Heizstrahlers 1 geleitet
werden, indem beispielsweise in anderen Ausführungsformen die Raumanordnung des vertikalen
Abschnitts 10b, bei entsprechender Anpassung der Längen und Orientierung der horizontalen
Abschnitte 10a 10c, verändert wird. Außerdem vergrö-βert eine offenbarungsgemäß ausgeführte
Kaminrohrwindung den Kamineffekt, wodurch die Heizeffizienz verbessert und die beabsichtige
Manipulation der Flammengeometrie unterstützt werden kann.
[0060] Am oberen Ende 2a des Kaminrohrs 2 ist ein Ausgang 2c ausgebildet, welcher im Betrieb
durch eine Starterklappe 17 verdeckt wird, welche mittels eines Scharniers drehbeweglich
am oberen Ende 2a des Kaminrohrs 2 angebracht ist und während eines Anzündvorgangs
geöffnet werden kann. Unterhalb der Starterklappe 17 ist Auslass 18 vorgesehen, welcher
aus einem oder mehreren, die Außenwand des Kaminrohrs 2 durchdringende, Durchlass
oder Durchlässen gebildet wird und im Betrieb als Ausgang für die das Kaminrohr 2
durchfließende Abluft dient.
[0061] Unterhalb der Starterklappe 17 ist hier eine offenbarungsgemäße Diffusionsschirmanordnung
13 angebracht, welche aus einem oberen Diffusionsschirm 13a und einem unteren Diffusionsschirm
13b gebildet wird. Dabei sind die Diffusionsschirme 13a und 13b jeweils als Platten
ausgeführt, und so am Kaminrohr 2 angebracht, dass das Kaminrohr 2 die Diffusionsschirme
13a und 13b durchdringt und der Auslass 18 zwischen dem oberen Diffusionsschirm 13a
und dem unteren Diffusionsschirm 13b angeordnet ist. Die Diffusionsschirmanordnung
13 vergrößert die für den Wärmeaustausch zur Verfügung stehenden Oberfläche und kann
Funkenflug, welcher durch den hier genutzten Kamineffekt begünstigt wird, unterbinden.
[0062] Unterhalb der Brennkammer schließt eine nicht dargestellte Brennunterkammer 3d an,
welche auf der Vorderseite ein hier nicht dargestelltes Rostkammermodul 21 aufnimmt,
welches wiederum von der Vorderseite ein nicht dargestelltes Aschekammermodul aufnimmt.
Die Brennunterkammer 3d schließt an die Rostöffnung 3c an, und ist durch den nicht
dargestellten Rost 22 vom Hauptbrennraum 23 getrennt. Auf der Rückseite der Brennunterkammer,
welche dieselbe Seite ist, auf welcher die Brennstofföffnung 3c ausgebildet ist, ist
eine Luftöffnung 3e ausgebildet, an welche ein Hauptluftrohr 9 anschließt. Das Hauptluftrohr
9 verbindet durch die Luftöffnung 3e durch den Rost den Hauptbrennraum 23 mit der
Außenluft.
[0063] Am oberen Ende 2a des Kaminrohrs 2 ist außerdem eine Drosselklappenanordnung 11 vorgesehen,
mittels welcher die Heizleistung des Heizstrahlers 1 im Betrieb eingestellt werden
kann.
[0064] Eine detaillierte Beschreibung der Brennkammer 3 und der offenbarungsgemäßen Ausführungsform
derselben folgt anhand von Fig. 2. Dabei ist die beschriebene Ausführungsform dieselbe
wir die Ausführungsform, welche Fig. 1 und allen weiter unten beschriebenen Ausführungsformen
zugrunde liegt. Fig. 2 zeigt daher eine Detailansicht der in Fig 1 enthaltenen Brennkammer
3, wobei, zur Veranschaulichung des Inneren der Brennkammer 3 die Außenschale 3f der
Brennkammer 3 nicht gezeigt ist. Wie gezeigt beinhaltet die Brennkammer 3 einen Brennrost
16, welcher in eine Rostöffnung 3c eingesetzt ist. Der Brennrost 16 trennt den Hauptbrennraum
23, welcher oberhalb der Rostöffnung 3c liegt, von der Brennunterkammer 3d, welche
unterhalb des Brennrosts liegt. Die Brennkammer 3 hat auf ihrer Rückseite, wie beschrieben,
eine Brennstofföffnung 3c, an welche ein Brennstoffschacht 5, von dem hier die dem
Betrachter zugewandte Außenschale nicht gezeigt ist, anschließt. Auf der Vorderseite
der Brennkammer, also der Brennstofföffnung gegenüberliegenden Seite, ist ein Brennkammerwinkel
24 angebracht, welcher die Fläche des Brennrosts 22 in eine Brandfläche 22a und eine
Umgehungsfläche 22b unterteilt. Während des Betriebs ist die Brandfläche 22a von brennendem
Brennstoff bedeckt, während die Umgehungsfläche 22b frei von Brennstoff bleibt. Auch
zu sehen sind drei Sockelrohre 15a 15b 15c, welche zusammen den Sockelabschnitt 15
bilden und in einer zum Boden parallelen Ebene an die Brennunterkammer 3d anschließen
und so die Standsicherheit des Heizstrahlers 1 gewährleisten. Insbesondere ist hier
das Sockelrohr 15c identisch mit dem offenbarungsgemäßen Hauptluftrohr 9 vorgesehen.
Dabei ist das Hauptluftrohr offenbarungsgemäß unterhalb der Brennstofföffnung 3c und
unterhalb des Brennstoffschachts 5 vorgesehen In dem dargestellten Brennstoffschacht
5 ist außerdem das untere Ende des Luftrohrs 5b gezeigt, welches eine untere Luftrohröffnung
5c hat, welche zum Hauptbrennraum 23 hin offen ist.
[0065] Auf einer Seitenfläche, welche nicht auf der Oberseite oder der Unterseite der Brennkammer
3 liegt und auf welcher nicht die Brennstofföffnung 3c ausgebildet ist, und dieser
nicht gegenüberliegt, ist eine nicht dargestellte Zündvorrichtung ausgebildet, die
einen Durchstoß durch eine auf dieser Seite liegende Schale der Brennkammer 3f beinhaltet.
Die Zündvorrichtung kann einen Verschluss aufweisen und verschließt den Durchstoß
im geschlossenen Zustand vollständig. Die Zündvorrichtung unterstützt die Inbetriebnahme
des Heizstrahlers 1.
[0066] Ein Detail eines Ausführungsbeispiels des offenbarungsgemäßen Brennstoffschachts
5 wird anhand von Fig. 3 erläutert. Hier ist, anders als in Fig. 2, die Außenschale
3f der Brennkammer 3 teilweise gezeigt. Man bemerke, dass die Brennkammer 3, wie in
Fig. 1 gezeigt, ein geschlossenes Gefäß ist. Wie zu sehen beinhaltet der Brennstoffschacht
5 Lüftungsrohre 5a, welche in diesem Ausführungsbeispiel so ausgeführt sind, dass
die Außenwände der Lüftungsrohre mit der Außenwand des Brennstoffschachts identisch
sind. Außerdem unterteilen die Innenwände der Lüftungsrohre 5a den Brennstoffschacht
in die Lüftungsrohre 5a und einen Brennstoffleiter 5e, wobei die unteren Enden 5c
der Lüftungsrohre 5a an den Hauptbrennraum 23 anschließen. Die Lüftungsrohre 5a leiten
Außenluft von Lüftungsschlitzen 5d, welche die Außenschale des Brennstoffschachts
5 durchdringen, durch ihre unteren Enden 5c in den Hauptbrennraum 23. Die durch die
Lüftungsrohre 5a eingeleitete Luft erhöht die Brandeffizienz der Flamme und modifiziert
die Flammengeometrie derart, dass ein Rückbrand der Flamme in den Brennstoffschacht
5 und damit die Brennstoffkammer 7 erschwert wird. Die Lüftungsrohre 5a gewährleisten
auch eine Kühlung des Brennstoffleiters 5e und des darin enthaltenen Brennstoffs,
so dass die Wahrscheinlichkeit eines Rückbrands verringert wird.
[0067] Die Brennstofföffnung 3c kann in einer Brennkammerrückwand 3g vorgesehen sein, so
dass vertikaler Abstand zwischen dem unteren Rand der Brennstofföffnung und der Rostöffnung
3b vorliegt, damit eine gleichmäßige Verteilung des Brennstoffs auf dem Brennrost
16 erreicht wird.
[0068] Auch dargestellt ist ein Rostkammermodul 21, welches in die Brennunterkammer 3d eingeschoben
wird und den Brennrost 16 tragen kann. In das Rostkammermodul 21 kann wiederum ein
Aschekammermodul 26 eingeschoben werden.
[0069] Während des offenbarungsgemäßen Betriebs des Heizstrahlers 1 wird also ein erster
Luftstrom durch das Hauptluftrohr 9 angesaugt, läuft durch die Brennunterkammer 3d
und den Brennrost 16 in die Brennkammer 3 und den Hauptbrennraum 23, wo er sich in
einen ersten Teilluftstrom aufspaltet, welcher durch die Brandfläche 22a fließt und
dort mit dem Brennstoff eine Flamme ausbildet, und einen zweiten Teilluftstrom, welcher
durch die Umgehungsfläche 22b fließt, welche durch den Brennkammerwinkel 24 von der
Brandfläche 22a abgetrennt wird. Im Flammenbereich vereinigen sich der erste Teilluftstrom
und der zweite Teilluftstrom, wodurch der Sauerstoffgehalt in der Brennkammer im oberen
Flammbereich erhöht wird und eine rückstandsfreiere Verbrennung ermöglicht wird. Gleichzeitig
wird durch die Lüftungsschlitze 5d ein zweiter Luftstrom angesaugt und durch das Lüftungsrohr
5a und die Lüftungsrohröffnung 5c und die Brennstofföffnung 3c in den Hauptbrennraum
23 geleitet, sodass der zweite Luftstrom einerseits die Flammengeometrie in der Brennkammer
3 so beeinflusst, dass die Flamme von der Brennstofföffnung 3c weggeleitet wird und
der Sauerstoffgehalt zusätzlich erhöht wird. Der erste Luftstrom und der zweite Luftstrom
vereinigen sich und werden dann als Abluft durch das Kaminrohr 2 und die Diffusionsschirmanordnung
13 in die Außenluft abgeleitet.
[0070] Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des offenbarungsgemäßen Heizstrahlers 1
mit den wie oben beschriebenen offenbarungsgemäßen Merkmalen der Diffusionsschirmanordnung
13, des Kaminrohrs 2, der Kaminrohrwindung 10 mit den horizontalen Abschnitten 10a
10c und dem vertikalen Abschnitt 10b, der Brennkammer 3, dem Brennstoffschacht 5,
der Brennstoffkammer 7 und dem Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9. Die gezeigte
Ausführungsform beinhaltet auch einen Wärmefänger 4, welcher hier als Tisch oder Ablage
ausgestaltet und so angeordnet ist, dass das Kaminrohr 2 den Wärmefänger 4 durch eine
dafür vorgesehene Wärmefängeröffnung 4a durchdringt. Dabei ist die Wärmefängeröffnung
4a so vorzusehen und zu dimensionieren, dass das Kaminrohr 2 den Wärmefänger 4a berührungsfrei
durchdringen kann. Der Wärmefänger 4 verhindert das Entweichen von unterhalb des Wärmefängers
4 konvektiv freigesetzter Wärme, wodurch die Umgebung des Heizstrahlers 1 in eine
untere Heizzone 1a und eine obere Heizzone 1b unterteilt wird.
[0071] Insbesondere kann der Wärmefänger 4 als Tisch oder Ablage ausgeführt und genutzt
werden. In einer Ausführungsform kann der Deckel 7a der Brennstoffkammer 7 dekorativ
in die Fläche des Wärmefängers 4 integriert werden.
[0072] Fig. 4 zeigt außerdem einen unterhalb des Wärmefängers vorgesehenen Berührungsschutz
25, welcher als Käfig aus vertikal angeordneten Stäben 25a ausgeführt sein kann. Man
beachte, dass ein, hier nicht dargestellter, Berührungsschutz auch oberhalb des Wärmefängers
4 vorgesehen sein kann
[0073] Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, wobei die offenbarungsgemäßen Merkmale
der Diffusionsschirmanordnung 13, des Kaminrohrs 2, der Brennkammer 3, dem Brennstoffschacht
5, der Brennstoffkammer 7 und dem Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9 wie in
Fig. 1 ausgeführt sein können. Abweichend ist hier die Kaminrohrwindung 10 mit einer
Mehrzahl von vertikalen Abschnitten 10b und horizontalen Abschnitten 10d ausgeführt
ist. Auf diese Weise kann, wie oben beschrieben, der Ort, an dem das Kaminrohr 2 Strahlungswärme
abgibt, zwischen verschiedenen Ausführungsformen eingestellt und die Stärke des Kamineffekts
beeinflusst werden. Man beachte, dass die hier gezeigte Form der Diffusionsschirmanordnung
13 dieselbe wie in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist, jedoch auch eine abweichende
Form aufweisen kann.
[0074] Fig. 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, wobei die offenbarungsgemäßen Merkmale
der Diffusionsschirmanordnung 13, des Kaminrohrs 2, der Brennkammer 3, dem Brennstoffschacht
5, der Brennstoffkammer 7 und dem Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9 wie in
Fig. 1 ausgeführt sein können. Hier ist der Querschnitt des Rohres, aus welchem die
Kaminrohrwindung 10 geformt ist, als Kreis gewählt. Außerdem ist die Kaminrohrwindung
10 nicht aus einer Abfolge von horizontalen und vertikalen Abschnitten geformt, sondern
als Spirale, welche sich um andere Komponenten des Heizstrahlers 1, hier beispielsweise
die Brennstoffkammer 7, herumwindet.
[0075] Fig. 7 veranschaulicht den Heizstrahler 1 in einer fünften Ausführungsform mit den
wie oben beschriebenen offenbarungsgemäßen Merkmalen der Diffusionsschirmanordnung
13, des Kaminrohrs 2, der Kaminrohrwindung 10, der Brennkammer 3, dem Brennstoffschacht
5, der Brennstoffkammer 7 und dem Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9. Hier
weist der Rand der Diffusionsschirmanordnung 13 eine Aufnahmevorrichtung 6 für Zeltstangen
6a auf. Somit kann der offenbarungsgemäße Heizstrahler 1 zugleich als Haltevorrichtung
für Witterungsschutz dienen.
[0076] Fig. 8 veranschaulicht den Heizstrahler 1 in einer sechsten Ausführungsform mit den
wie oben beschriebenen offenbarungsgemäßen Merkmalen der Diffusionsschirmanordnung
13, des Kaminrohrs 2, der Kaminrohrwindung 10, der Brennkammer 3, dem Brennstoffschacht
5, der Brennstoffkammer 7 und dem Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9, wobei
der Heizstrahler hier als Gebäudeheizung ausgeführt ist. Hier ist das obere Ende 2a
des Kaminrohrs 2 mit der Diffusionsschirmanordnung 13 außerhalb eines zu beheizenden
Raums R vorgesehen, wobei das Kaminrohr durch eine Öffnung in der Außenwand R1 des
Raumes R hindurchgeführt wird, während das untere Ende 2b des Kaminrohrs 2, sowie
die Kaminrohrwindung 10 die Brennkammer 3, der Brennstoffschacht 5, die Brennstoffkammer
7 und der Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9 innerhalb des zu beheizenden
Raumes R bleiben können. Dies verdeutlicht insbesondere Ausführungsformen, in denen
weder das obere Ende 2a des Kaminrohrs 2 noch die Diffusionsschirmanordnung vertikal
über der Brennkammer 3 liegen. Beispielsweise kann die Anbringung eines Radiators
RA am Kaminrohr 2 vorgesehen sein, um die Wärmeabgabe innerhalb des Raumes R zu verbessern.
[0077] Fig. 9 veranschaulicht den Heizstrahler 1 in einer sechsten Ausführungsform mit den
wie oben beschriebenen offenbarungsgemäßen Merkmalen der Diffusionsschirmanordnung
13, des Kaminrohrs 2, der Kaminrohrwindung 10, der Brennkammer 3, dem Brennstoffschacht
5, der Brennstoffkammer 7 und dem Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9, wobei
der Heizstrahler hier als Wasserheizung ausgeführt ist. Hier ist der offenbarungsgemäße
Heizstrahler 1 derart in einen beispielhaften Badezuber B integriert, dass die Brennkammer
3 sowie ein Teil des Kaminrohrs 2 mit einer beispielhaften Kaminrohrwindung 10 in
dem zu beheizenden Wasservolumen liegt.
[0078] Fig. 10 veranschaulicht eine siebte Ausführungsform mit den wie oben beschriebenen
offenbarungsgemäßen Merkmalen des Kaminrohrs 2, der Kaminrohrwindung 10, der hier
nicht gezeigten Brennkammer 3, dem hier nicht gezeigten Brennstoffschacht 5, der Brennstoffkammer
7 und dem Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9, wobei der Heizstrahler 1 hier
in einen Wärmetauscher W integriert ist. In dieser Ausführungsform kann der Heizstrahler
1 beispielsweise als Heizelement eines Gebäudes fungieren, indem Luft durch Zirkulationsöffnungen
Z an den erhitzten Komponenten des Heizstrahlers 1 vorbeigeleitet wird.
[0079] Fig. 11 veranschaulicht den Heizstrahler 1 mit einer ersten alternativen Ausführungsform
der Diffusionsschirmanordnung 13 und den wie oben beschriebenen offenbarungsgemäßen
Merkmalen des Kaminrohrs 2, der Kaminrohrwindung 10, der Brennkammer 3, dem Brennstoffschacht
5, der Brennstoffkammer 7 und dem Sockelabschnitt 15 mit dem Hauptluftrohr 9. Hier
ist der Außenumfang der Diffusionsschirmanordnung 13 als Ganzes und des oberen Diffusionsschirms
13a und des unteren Diffusionsschirms 13b im Einzelnen, an dem diese an dem Kaminrohr
angebracht sind, nach unten gebogen. Durch eine derartige Anordnung kann das Entweichen
von Konvektionswärme reduziert werden.
[0080] Es sind weitere Ausführungsformen denkbar, in welchen alternative Varianten der Merkmale
der vorgestellten Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Raumanordnungen und Kombinationen
ausgeführt werden.
BEZUGSSZEICHENLISTE
[0081]
- 1
- Heizstrahler
- 1a
- untere Heizzone
- 1b
- obere Heizzone
- 2
- Kaminrohr
- 2a
- oberes Ende des Kaminrohrs
- 2b
- unteres Ende des Kaminrohrs
- 2c
- Ausgang des Kaminrohrs
- 3
- Brennkammer
- 3a
- Kaminrohröffnung
- 3b
- Rostöffnung
- 3c
- Brennstofföffnung
- 3d
- Brennunterkammer
- 3e
- Luftöffnung
- 3f
- Außenschale der Brennkammer
- 3g
- Brennkammerrückwand
- 4
- Wärmefänger
- 4a
- Wärmefängeröffnung
- 5
- Brennstoffschacht
- 5a
- Luftröhre
- 5b
- Brennstoffhahn
- 5c
- Luftrohröffnung
- 5d
- Lüftungsschlitz
- 5e
- Brennstoffleiter
- 6
- Aufnahmevorrichtung
- 6a
- Zeltrahmen
- 7
- Brennstoffkammer
- 7a
- Brennstoffkammerdeckel
- 7b
- Prallbleche
- 9
- Hauptluftrohr
- 10
- Kaminrohrwindung
- 10a
- erster horizontaler Abschnitt
- 10b
- vertikaler Abschnitt
- 10c
- zweiter horizontaler Abschnitt
- 10d
- horizontaler Abschnitt
- 11
- Drosselklappenanordnung
- 13
- Diffusionsschirmanordnung
- 13a
- oberer Diffusionsschirm
- 13b
- unterer Diffusionsschirm
- 14a
- Montageflansch
- 14b
- Montageflansch
- 15
- Sockelabschnitt
- 15a
- Sockelrohr
- 15b
- Sockelrohr
- 15c
- Sockelrohr
- 16
- Brennrost
- 17
- Starterklappe
- 18
- Auslass
- 21
- Rostkammermodul
- 22
- Fläche des Brennrosts
- 22a
- Brandfläche
- 22b
- Umgehungsfläche
- 23
- Hauptbrennraum
- 24
- Brennkammerwinkel
- 25
- Berührungsschutz
- 26
- Aschekammermodul
- R
- zu beheizender Raum
- R1
- Wand eines zu beheizenden Raumes
- RA
- Radiator
- B
- Badezuber
- W
- Wärmetauscher
- Z
- Zirkulationsöffnungen