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Dokumentenidentifikation DE102004028306B4 16.02.2006
Titel Gebäudeofen, insbesondere Kachelofen, Grundofen oder dergleichen
Anmelder J. Eberspächer GmbH & Co. KG, 73730 Esslingen, DE
Erfinder Bauer, Thomas, 72555 Metzingen, DE
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Anmeldedatum 11.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004028306
Offenlegungstag 05.01.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.02.2006
IPC-Hauptklasse F24C 1/02(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse F24B 1/04(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Ein Gebäudeofen, insbesondere Kachelofen, Grundofen oder dergleichen, umfasst einen Brennraum (14) zur Verbrennung von festkörperartigem Brennmaterial sowie eine Verdampferbrenneranordnung (28) mit einer zu dem Brennraum (14) offenen Brennkammer (34), einem porösen Verdampfermedium (40) zur Aufnahme von flüssigem Brennstoff und zur Abgabe von Brennstoffdampf in die Brennkammer (34), einer Verbrennungslufteinspeisung (50, 52) zum Einspeisen von mit dem Brennstoffdampf zu verbrennender Verbrennungsluft und mit einem Zündorgan (54) zum Zünden des Brennstoffdampf/Verbrennungsluft-Gemisches.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gebäudeofen, beispielsweise einen Kachelofen, einen Grundofen o.dgl., der einen zur Verbrennung von festkörperartigem Brennmaterial vorgesehenen Brennraum aufweist.

Derartige Gebäudeöfen werden auch in modernen Gebäuden vermehrt eingebaut, um neben den im Allgemeinen vorhandenen Zentralheizungssystemen eine zusätzliche, eine angenehme Wärme verbreitende Wärmequelle zur Verfügung zu haben. In derartigen Gebäudeöfen wird als festkörperartiges Brennmaterial im Allgemeinen Holz in Form von Holzscheiten oder Pellets verbrannt. Dieses festkörperartige Brennmaterial muss im Allgemeinen von Hand eingegeben werden. Dieses Eingeben von Brennmaterial sollte relativ gleichmäßig erfolgen, um auch ein gleichbleibendes Wärmeabgabeverhalten eines derartigen Ofens zu erlangen. Dies ist jedoch oftmals nicht realisierbar, beispielsweise wenn die Bewohner eines Gebäudes für einen längeren Zeitraum, beispielsweise tagsüber, außer Hause sind. Nach Rückkehr in das Gebäude ist es dann oftmals erforderlich, einen derartigen Gebäudeofen erst in Betrieb zu setzen. Konstruktionsbedingt dauert es dann aber eine erhebliche Zeit, bis nach dem Anzünden des festkörperartigen Brennmaterials spürbar Wärme abgegeben werden kann.

Die DE 83 37 190 U1 offenbart ein für flüssige und feste Brennstoffe geeignetes Zeltheizgerät. Ein Verdampfungsbrenner dieses Heizgeräts kann mit Schnellverschlusselementen an einem Übertopfmantel festgelegt werden und somit gegen eine Abschlusskante desselben angedichtet werden.

Die DE 19 00 337 U offenbart einen Ofen mit einem mit Pendelklappe ausgeführten Verbrennungsluftregler, der beispielsweise als Zimmerölofen eingesetzt werden kann. Auf Grund des konstruktiven Aufbaus wird die Regelcharakteristik des Verbrennungsluftreglers in Abhängigkeit von der Ofenbrennleistung automatisch eingestellt, ist jedoch gleichwohl auch von Hand verstellbar.

Die DE 32 29 063 A1 offenbart einen für flüssige bzw. auch gasförmige oder feste Brennstoffe ausgelegten Heizkessel bzw. ein Verfahren zum Anzünden desselben. Die aus einer Brennerdüse austretende und außerhalb der Strömungsbahn der durch Verbrennung von Festbrennstoffen entstehenden Verbrennungsgase verlaufende Flamme erzeugt einen Unterdruck, durch welchen die Verbrennungsgase angezogen werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gebäudeofen, wie z.B. einen Kachelofen oder Grundofen, bereitzustellen, der in einfacher Art und Weise auch ohne manuelle Interaktion über längere Zeit in Betrieb gehalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Gebäudeofen, insbesondere Kachelofen, Grundofen o.dgl., umfassend einen Brennraum zur Verbrennung von festkörperartigem Brennmaterial sowie eine Verdampferbrenneranordnung mit einer zu dem Brennraum offenen Brennkammer, einem porösen Verdampfermedium zur Aufnahme von flüssigem Brennstoff und zur Abgabe von Brennstoffdampf in die Brennkammer, einer Verbrennungslufteinspeisung zum Einspeisen von mit dem Brennstoffdampf zu verbrennender Verbrennungsluft und mit einem Zündorgan zum Zünden des Brennstoffdampf/Verbrennungsluft-Gemisches.

Zusätzlich zu der Möglichkeit, festkörperartige Brennmaterialien, wie z.B. Holz, in dem Brennraum eines derartigen Gebäudeofens verbrennen zu können, ist erfindungsgemäß durch das Bereitstellen einer Verdampferbrenneranordnung die Möglichkeit geschaffen, durch Verbrennung eines zunächst flüssigen Brennstoffs einen derartigen Ofen erwärmt und somit in Betrieb zu halten. Derartige Verdampferbrenneranordnungen sind beispielsweise aus dem Fahrzeugbau bekannt, wo sie in Standheizungen oder als Zuheizer eingesetzt werden. Das dabei zur Verbrennung erforderliche Brennstoffdampf/Verbrennungsluft-Gemisch wird durch Einspeisung eines flüssigen Brennstoffs in ein poröses Verdampfermedium über eine große Oberfläche verteilt, so dass vergleichsweise leicht Brennstoff in Richtung zur Brennkammer abdampfen kann und sich dort mit der ebenfalls eingespeisten Verbrennungsluft vermischen kann. Da derartige Verdampferbrenneranordnungen automatisiert betrieben werden können, also vorgegeben werden kann, wann für wie lange und auch mit welcher Heizleistung sie betrieben werden soll, wird es somit möglich, beispielsweise auch in Zeiten längerer Abwesenheit einen erfindungsgemäßen Gebäudeofen warm zu halten.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante wird vorgeschlagen, dass die Brennkammer über eine im Bodenbereich des Brennraums vorgesehene Öffnung zu diesem offen ist. Durch diese Verbindung zwischen Brennkammer und Brennraum kann die bei Verbrennung in der Brennkammer entstehende Verbrennungsflamme sich im Bodenbereich des Brennraums bis in den Volumenbereich dieses Brennraums hinein erstrecken, so dass insbesondere dann, wenn der Brennraum zu einem Wohnraum hin durch eine transparente Abdeckung sichtbar ist, ein angenehmer optischer Eindruck bei ablaufender Verbrennung entsteht.

Um zu verhindern, dass bei Verbrennung von festkörperartigem Brennmaterial die zwangsweise dabei entstehenden Rückstände in den Bereich der Verdampferbrenneranordnung gelangen, wird vorgeschlagen, dass die Brennkammer durch ein Abdeckorgan bezüglich des Brennraums abdeckbar ist.

Um die zum Heranfördern der in der Verdampferbrenneranordnung zu verbrennenden Materialien, also der Verbrennungsluft und des flüssigen Brennstoffs, erforderlichen Einrichtungen vor übermäßiger Hitze schützen zu können, die insbesondere auch bei Verbrennung von festkörperartigem Brennmaterial entstehen kann, wird vorgeschlagen, dass eine Verbrennungsluftfördereinrichtung oder/und eine Brennstofffördereinrichtung mit Abstand zu der Brennkammer angeordnet ist und mit dieser über eine Leitung in Verbindung steht.

Weiter kann bei dem erfindungsgemäßen Ofen vorgesehen sein, dass die Brennkammer in einem im Wesentlichen topfartigen Brennkammergehäuse ausgebildet ist und dass ein Bodenbereich des Brennkammergehäuses im Wesentlichen horizontal angeordnet ist. Dabei ist es dann vorteilhaft, wenn wenigstens ein Teil des porösen Verdampfermediums am Bodenbereich des Brennkammergehäuses vorgesehen ist. Durch die somit ebenfalls im Wesentlichen horizontale Positionierung des Verdampfermediums oder eines Teils davon wird eine von Schwerkrafteinflüssen weitgehend unbeeinflusste, möglichst gleichmäßige Verteilung des zunächst noch flüssigen Brennstoffs im Volumenbereich des porösen Verdampfermediums unter Ausnutzung der Kapillarförderwirkung desselben sichergestellt.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt kann vorgesehen sein, dass dem porösen Verdampfermedium eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung zugeordnet ist. Somit kann insbesondere bei Inbetriebnahme der Verdampferbrenneranordnung in einer Phase, in welcher die verschiedenen Systemkomponenten, insbesondere auch das poröse Verdampfermedium, noch vergleichsweise kalt sind, möglichst schnell durch Erwärmung des porösen Verdampfermediums vermittels der Heizeinrichtung ein Brennstoffdampf bereitgestellt werden, der dann mit ebenfalls eingespeister Verbrennungsluft verbrannt werden kann. Bei dann gestarteter bzw. ablaufender Verbrennung kann die Heizeinrichtung wieder deaktiviert werden, da dann durch die ablaufende Verbrennung selbst ausreichend Wärme zur Brennstoffabdampfung bereitgestellt wird.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Figur detailliert beschrieben, welche eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gebäudeofens zeigt.

Dieser Gebäudeofen ist in der Figur allgemein mit 10 bezeichnet und umfasst einen beispielsweise aus Schamottesteinen gefertigten Körperbereich 12. In diesem Körperbereich 12 ist ein Brennraum 14 ausgebildet, der über einen im Allgemeinen gewundenen Rauchgaszug 16 mit einem Kamin 18 in Verbindung steht. Durch eine Eingabeöffnung 20, die durch eine schließbare Abdeckung 22 abgeschlossen und geöffnet werden kann, kann festkörperartiges Brennmaterial, beispielsweise in Form von Holzscheiten o.dgl., in den Brennraum 14 gelegt werden und dort auf einem Bodenbereich 24 bzw. einem am Bodenbereich 24 vorgesehenen Rost o.dgl. abgelegt werden. Zum normalen Verbrennungsbetrieb kann dieses im Brennraum 14 angeordnete festkörperartige Brennmaterial dann angezündet werden. Die für die Verbrennung erforderliche Luft kann über einen Verbrennungsluftkanal 26 in den Brennraum 14 gelangen. Die bei der Verbrennung dann entstehenden Verbrennungsabgase strömen entlang des Rauchgaszugs 16 und erwärmen mit der in den Verbrennungsabgasen transportierten Wärme dann den Körperbereich 12 des Ofens 10.

Der erfindungsgemäße Ofen 10 weist ferner eine allgemein mit 28 bezeichnete Verdampferbrenneranordnung auf. Diese umfasst ein topfartig ausgestaltetes Brennkammergehäuse 30, welches so positioniert ist, dass eine Bodenwandung 32 näherungsweise horizontal und in Abstand zum Brennraum 14 liegt, während eine in dem Brennkammergehäuse 30 gebildete Brennkammer 34 über eine im Bodenbereich 24 des Brennraums 14 gebildete Öffnung 36 grundsätzlich zum Brennraum 14 hin offen ist. Die Öffnung 36 kann durch eine Abdeckplatte 38 verschlossen werden, so dass die Brennkammer 34 abgedeckt ist und keine bei der Verbrennung von festkörperartigem Brennmaterial entstehenden Verbrennungsrückstände in die Brennkammer 34 gelangen können. Die Platte 38 kann beispielsweise von Hand eingelegt werden, kann aber auch als von außen betätigbarer Schieber o.dgl. ausgebildet sein.

Am Bodenbereich 32 des Brennkammergehäuses 30 ist ein poröses Verdampfermedium 40 vorgesehen. Dieses aus hitzebeständigem Material aufgebaute poröse Verdampfermedium ist in der Lage, den in dieses eingespeisten flüssigen Brennstoff durch Kapillarförderwirkung im Volumenbereich des porösen Verdampfermediums 40 zu verteilen. Hier kann beispielsweise ein Metallgeflechtmaterial, ein Gewirk, Schaumkeramik o.dgl. zum Einsatz kommen. Der flüssige Brennstoff wird in dieses vorzugsweise den gesamten Bodenbereich 32 überdeckende poröse Verdampfermedium 40 durch eine Brennstoffpumpe 42 aus einem Brennstoffbehälter 44 über eine Brennstoffleitung 46 eingeleitet. Sowohl die beispielsweise nach Art einer Hubkolbendosierpumpe ausgestaltete Brennstoffpumpe 42 als auch der Brennstofftank 44 sind außerhalb des Körperbereichs 12 des Ofens 10 angeordnet, um eine übermäßige Erwärmung derselben zu vermeiden.

Ferner ist eine Verbrennungsluftleitung 48 vorgesehen, über welche die zur Verbrennung erforderliche Verbrennungsluft in die Brennkammer 34 eingespeist werden kann. Hierzu kann beispielsweise in einem zentralen Bereich des Bodenbereichs 32 ein Verbrennungslufteinleitstutzen 50 vorgesehen sein, der mit mehreren Öffnungen versehen ist, um die unter der Förderwirkung eines beispielsweise als Seitenkanalgebläse ausgestalteten Gebläses 52 herangeförderte Luft in die Brennkammer 34 einzuleiten. Durch Brennstoffeinleitung in das poröse Verdampfermedium 40 und nach Verteilung im Volumenbereich desselben auftretender Brennstoffabdampfung in Richtung zur Brennkammer 34 und Verbrennungslufteinleitung in die Brennkammer 24 wird in dieser ein zündfähiges bzw. verbrennungsfähiges Gemisch aus Verbrennungsluft und Brennstoffdampf generiert. Dieses Gemisch kann durch ein Zündorgan 54, beispielsweise einen Glühzündstift, gezündet und somit zur Verbrennung gebracht werden.

Die verschiedenen für den Betrieb der Verdampferbrenneranordnung 28 zu aktivierenden Systembereiche, insbesondere also die Pumpe 42, das Gebläse 52 und das Zündorgan 54, stehen in Verbindung mit einer deren Betrieb steuernden Ansteuervorrichtung 56. Wie durch Pfeile angedeutet, sendet diese Ansteuersignale an die angesprochenen Systembereiche, um beispielsweise die Pumpe 42 zur Brennstoffeinleitung zu aktivieren oder das Gebläse 52 zur Verbrennungslufteinspeisung zu aktivieren. Ebenso kann durch entsprechende Ansteuerung das Zündorgan 54 in der Startphase der Verdampferbrenneranordnung 28 aktiviert werden, um das in der Brennkammer 34 vorhandene zündfähige Gemisch zu zünden. Um insbesondere die Startphase der Verdampferbrenneranordnung 28 verkürzen zu können, kann dem porösen Verdampfermedium 40 eine elektrisch erregbare und auch unter der Ansteuerung der Ansteuervorrichtung 56 stehende Heizeinrichtung zugeordnet sein. Diese kann beispielsweise an der von der Brennkammer 34 abgewandten Rückseite des porösen Verdampfermediums 40 vorgesehen sein und eine Heizwendel oder Heizspirale o.dgl. umfassen, die durch entsprechende Bestromung Wärme erzeugt. In der Startphase bzw. vor dem Zünden kann dann das poröse Verdampfermedium 40 mit dem darin enthaltenen flüssigen Brennstoff vorerwärmt werden, um somit die Brennstoffabdampfung zu unterstützen. Nach erfolgter Zündung kann diese Heizeinrichtung dann ebenso wie das Zündorgan 54 deaktiviert werden, da dann allein durch Brennstoffeinspeisung und Verbrennungslufteinspeisung und Verbrennung der Betrieb der Verdampferbrenneranordnung 28 aufrecht erhalten werden kann.

Um diesen Betrieb definiert vorgeben zu können, kann die Ansteuervorrichtung 56 in Verbindung mit einem oder mehreren gebäudestationären Bedienelementen 58 stehen. Über ein derartiges Bedienelement 58 kann beispielsweise vorgegeben bzw. einprogrammiert werden, an welchem Tag, zu welcher Zeit und für wie lange die Verdampferbrenneranordnung 28 aktiviert werden soll. Selbstverständlich kann auch durch entsprechende Betätigung die Verdampferbrenneranordnung 28 direkt ein- bzw. ausgeschaltet werden. Eine entsprechende Funktionalität kann auch durch ein oder mehrere Fernbedienungselemente 60 erfolgen, das entweder direkt mit der Ansteuervorrichtung 56 oder über ein stationäres Bedienelement 58 Bedienbefehle bzw. Programmierbefehle bereitstellen kann.

Um den Betrieb der Verdampferbrenneranordnung 28 auch ohne manuelle Interaktion zuverlässig steuern zu können, können verschiedene Sensoren vorhanden sein. So kann beispielsweise im Bereich der Brennkammer 34 ein als Temperatursensor o.dgl. ausgeführter Flammwächter 62 vorhanden sein, dessen Signal zu erkennen gibt, ob in der Brennkammer 34 eine Zündung stattgefunden hat bzw. eine Verbrennung abläuft. Wenn nicht, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass entweder kein flüssiger Brennstoff mehr im Brennstoffbehälter 44 ist, oder ein Problem bei der Brennstoffzufuhr oder der Verbrennungsluftzufuhr oder im Bereich des Zündorgans 54 vorhanden ist. Weiter kann im Bereich des Rauchgaszugs 16 oder des Kamins 18 ein Temperaturfühler 64 vorhanden sein, ebenso wie im Körperbereich 12 des Ofens 10 ein Temperatursensor 66 vorhanden sein kann. Diese können über den thermischen Zustand der Verbrennungsabgase bzw. des Körperbereichs 12 des Ofens 10 Aufschluss geben und ggf. entsprechende geänderte Ansteuermaßnahmen nach sich ziehen.

Durch die Kombination eines herkömmlichen mit festkörperartigen Brennmaterialien, wie z.B. Holz, betreibbaren Ofen mit einem grundsätzlich aus dem Fahrzeugbau bekannten Verdampferbrenner werden verschiedene Vorteile erhalten. So kann, wie bereits erwähnt, der Ofen 10 auch betrieben werden, wenn keine Personen zum Nachlegen von festkörperartigen Brennmaterialien anwesend sind. Weiterhin können für die Verdampferbrenneranordnung 28 umweltfreundliche flüssige Brennstoffe, wie vor allem Biodiesel o.dgl., zum Einsatz gelangen. Das Bereithalten von Heizöl oder Gas ist nicht erforderlich. Auch im Betrieb der Verdampferbrenneranordnung 28 entsteht eine durch die Öffnung 20 des Ofens 10 sichtbare Flamme, die den in einem Raum anwesenden Personen zusätzlich zu der wahrnehmbaren Wärme auch optisch das Gefühl vermittelt, dass der Ofen 10 betrieben wird. Durch das Abdecken der Brennkammer 34 zum Brennraum 14 hin vermittels der Platte 38 wird dafür gesorgt, dass die Verdampferbrenneranordnung 28 nicht durch Verbrennungsrückstände aus dem Brennraum 14 beeinträchtigt werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Bereich der Verdampferbrenneranordnung 28 eingesetzte Komponenten grundsätzlich aus dem Fahrzeugbau bekannt sind und somit bereits auch unter schwierigsten Betriebsbedingungen erprobt sind.

Es sei abschließend darauf hingewiesen, dass selbstverständlich im Bereich der Verdampferbrenneranordnung 28 verschiedenste Änderungen vorgenommen werden können. So könnte beispielsweise alternativ oder zusätzlich auch an der Umfangswandung des Gehäuses 30 ein poröses Verdampfermedium vorgesehen sein. Auch könnte die Verbrennungsluft nicht über einen zentralen Stutzen, sondern radial von außen her oder durch den Bodenbereich hindurch über entsprechende Öffnungen eingespeist werden. Die vorangehend angesprochene zusätzliche elektrisch erregbare Heizung für das Verdampfermedium ist selbstverständlich nur optional. Gleichwohl kann diese auch so ausgelegt sein, dass sie gleichzeitig auch die Funktion des Zündorgans übernehmen kann.


Anspruch[de]
  1. Gebäudeofen, insbesondere Kachelofen, Grundofen oder dergleichen, umfassend einen Brennraum (14) zur Verbrennung von festkörperartigem Brennmaterial sowie eine Verdampferbrenneranordnung (28) mit einer zu dem Brennraum (14) offenen Brennkammer (34), einem porösen Verdampfermedium (40) zur Aufnahme von flüssigem Brennstoff und zur Abgabe von Brennstoffdampf in die Brennkammer (34), einer Verbrennungslufteinspeisung (50, 52) zum Einspeisen von mit dem Brennstoffdampf zu verbrennender Verbrennungsluft und mit einem Zündorgan (54) zum Zünden des Brennstoffdampf/Verbrennungsluft-Gemisches.
  2. Gebäudeofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (34) über eine im Bodenbereich (24) des Brennraums (14) vorgesehene Öffnung (36) zu diesem offen ist.
  3. Gebäudeofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (34) durch ein Abdeckorgan (38) bezüglich des Brennraums (14) abdeckbar ist.
  4. Gebäudeofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbrennungsluftfördereinrichtung (52) oder/und eine Brennstofffördereinrichtung (42) mit Abstand zu der Brennkammer (34) angeordnet ist und mit dieser über eine Leitung (48, 46) in Verbindung steht.
  5. Gebäudeofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (34) in einem im Wesentlichen topfartigen Brennkammergehäuse (30) ausgebildet ist und dass ein Bodenbereich (32) des Brennkammergehäuses (30) im Wesentlichen horizontal angeordnet ist.
  6. Gebäudeofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des porösen Verdampfermediums (40) am Bodenbereich (32) des Brennkammergehäuses (30) vorgesehen ist.
  7. Gebäudeofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem porösen Verdampfermedium (40) eine elektrisch betreibbare Heizeinrichtung zugeordnet ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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