EP4067741B1

EP4067741B1 - Feuersäule

Info

Publication number: EP4067741B1
Application number: EP22175431.0A
Authority: EP
Inventors: Thomas Kaiser; Christian Wassermann
Original assignee: Fire Friends & Co Kg GmbH
Current assignee: Fire Friends & Co Kg GmbH
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2026-03-11
Anticipated expiration: 2039-10-03
Also published as: EP4299981B1; JP2022508582A; EP4299981A2; MX2021003501A; KR20210066804A; CN112823260B; EP4299981A3; EP4067741A1; US20220235930A1; US12078345B2; EP4067741C0; EP3861254C0; EP4299981C0; JP7425798B2; EP4733665A2; CN112823260A; EP3861254B1; ZA202102230B; DE202018004601U1; DE202019005839U1

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuersäule insbesondere zur Bildung einer Wirbelflamme.
Bei derartigen Feuersäulen, meist mit einem Glaszylinder als Außenhülle, wird die Flamme mit verwirbelter Luft in Drehung versetzt, so dass sich aufgrund des "tornadoartigen" Erscheinungsbildes eine besondere optische Anziehung für die Betrachter ergibt. Im US- Patent 7,097,448 wird dieses Flammenbild als "korkenzieherförmig" bezeichnet. Bei Einsatz von Bio-Ethanol und ähnlichen Brennstoffen sind solche Feuer- oder Flammensäulen auch in Wohnungen geeignet und dienen vorwiegend der Dekoration, aber auch der Erholung der Bewohner, wie häufig offenen Kaminen (oder nachgebildeten Kaminfeuern auf Monitoren) zugesagt wird. Zudem werden solche Feuersäulen im Outdoor-Bereich, z. B. auf Terrassen eingesetzt, wobei diese dann an kälteren Abenden als Licht- und Wärmespender dienen.
Aus der US 8,641,413 ist eine derartige Feuersäule bekannt, bei der am unteren Ende des Glaszylinders ein durchmessergleicher Sockel angeordnet ist, in dem eine Vielzahl von Schaufel-Leitelementen helix- bzw. schraublinienförmig angeordnet sind, In Fig. 8 wird die Lufteinströmung und turbulente Flammenzone anschaulich dargestellt. Der Glaszylinder ist dabei auf dem Sockel aufgesetzt (ebenso bei der US 2014/0290643 A1 ) und kann daher z. B. von spielenden Kindern leicht umgestoßen werden. Die Unfall- und Verletzungsgefahr ist somit erheblich, zumal die hier auf Höhe der Brennschale beginnende Außenhülle relativ heiß werden kann. Bei der US 2014/0290643 wurde hierzu ein zweiter konzentrischer Glaszylinder verwendet, der den Bauaufwand jedoch wesentlich erhöht.
Der Bauaufwand ist auch bei der US 8,641,413 relativ hoch, da die einzeln befestigten Leitelemente mit einem Metallring zusammengefasst werden. Zudem ist dieser Leitapparat zweigeteilt, um durch Ausschwenken einer Hälfte z. B. beim Anzünden oder Löschen der Flamme Zugang zur Brennschale zu erhalten. Dies ist auch der Tatsache geschuldet, dass der Glaszylinder relativ heiß ist, so dass dieser nur mit Handschuhen abgehoben werden sollte. Bei der US 7,097,448 soll die Außenhülle durch mehrere tangentiale Einströmspalte relativ kalt bleiben, jedoch ist hierbei die Hülle zumindest zweiteilig und damit relativ aufwändig zu fertigen bzw. zu montieren.
Die US 2013/0011800 A1 offenbart eine Feuersäule, die aus einer Vielzahl von Teilen besteht. Der Bauaufwand ist folglich relativ hoch.
Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Feuersäule hinsichtlich Sicherheit und Bauaufwand zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Feuersäule gemäß Anspruch 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Durch das vorgeschlagene Überstülpen der Außenhülle über die Leitelemente wird eine sichere Halterung erreicht, da die Innenwand der Außenhülle mit geringer Spielpassung die Leitelemente umgreift. Diese axiale Überlappung beträgt bevorzugt ca. 20 % der Höhe der Außenhülle, so dass in Kombination mit einem relativ massiven Fuß- oder Basisteil ein unbeabsichtigtes Umstoßen des Glaszylinders kaum möglich ist. Durch die Überlappung ergibt sich als weiterer Vorteil, dass die Außenkanten der Leitelemente von der Außenhülle umschlossen sind, so dass kein separates Bauteil zur Begrenzung der einzelnen Luftkanäle zwischen den Leitelementen erforderlich ist. Durch die angesprochene Spielpassung wird somit ein Übertritt von Zuluft von einem Luftkanal zum benachbarten Luftkanal weitgehend ausgeschlossen, jedoch noch ein leichtes, senkrechtes Abheben der Außenhülle ermöglicht. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Vielzahl der Luftkanäle (z. B. sechs bei sechs Leitelementen) die Außenhülle (insbesondere die Innenwand des Glaszylinders) durch erhöhte Strömungsgeschwindigkeit kühlt, so dass der untere Bereich des Glaszylinders (und ggf. der mittlere Bereich auf Höhe des Flammenaustritts über dem Brennstoffbehälter) relativ kühl bleibt. Somit wird die Verbrennungsgefahr minimiert und die Außenhülle kann durch Ergreifen am unteren, kühlen Bereich auch ohne Handschuhe abgenommen werden, um die Flamme zu löschen.
Damit entsteht nicht nur im oberen Bereich der Feuersäule aufgrund der Thermik ein Kamineffekt, sondern auch in den einzelnen Luftkanälen zwischen den Leitelementen. Diese können auch düsenförmig ausgebildet sein, um die Strömungsgeschwindigkeit zu Kühlzwecken zu steigern. Ein Gebläse oder Ventilator (wie beim o.g. Stand der Technik) ist somit nicht erforderlich, was den Bauaufwand weiter reduziert und die Einsetzbarkeit im Garten (Outdoor) erhöht. Zudem können die Leitelemente in kostensparender Weise zusammen mit dem Basisteil (inkl. Brennstoffaufnahme) als Gußteil gefertigt werden, wobei auch die Leitelemente zur bevorzugten Bildung von Luftwirbeln in Schräg- oder Schraublinienform in einem Herstellungsschritt produziert werden können. Bei axialer Hauptausrichtung der Leitschaufeln können diese zusammen mit der Brennstoffaufnahme auch in Art eines Kühlkörper-Rohrs stranggepresst werden, wodurch die Fertigungskosten (bei höheren Stückzahlen) erheblich sinken können. Derartiger Strangpreß- oder Stranggussteile weisen zudem eine hohe Maßhaltigkeit auf, die die o.g. Spielpassung auch ohne spanende Bearbeitung sicherstellen können.
Die Erzeugung eines um die Hochachse der Feuersäule rotierenden Luftwirbels wird durch die genannten schraublinienförmigen Luftleitelemente besonders intensiv, aber auch bei nur leicht schrägstehenden Schaufelflächen wird bereits eine intensive Verwirbelung erreicht, da die zunächst axiale, weitgehend laminare Luftströmung im Bereich der Flamme zunehmend turbulenter wird. Selbst bei rein axialer Zuströmung vom unteren Teil der Feuersäule aus ist aufgrund dieses Kamineffekts (mit guter Kühlung des unteren Bereichs der Innenwand der Feuersäule) auf Höhe der Flamme somit eine Verwirbelung in Art eines flackernden Feuers möglich. Da das Flammenbild auch von der zugeführten Luftmenge abhängt, ist bevorzugt der untere Zuluftquerschnitt (vor Eintritt zu den Leitelementen) veränderbar.
Die Außenhülle besteht bevorzugt aus Feuerfest-Glas, insbesondere in Form eines Zylinders mit offener Stirnseite. Solche Rohre können mit hoher Präzision (zur Sicherstellung der o.g. Spielpassung) gefertigt werden und sind aufgrund der Serienfertigung (z. B. für den Einsatz in der chemischen Industrie) relativ preiswert. Es sind jedoch auch andere Formen und Materialien möglich, z. B. ein Metallrohr mit Fenstern in Art einer Lampe oder ein Metall-Gitter bzw. Metallnetz. Die Außenhülle liegt bevorzugt stirnseitig an ihrem unteren Ende auf mehreren, radial ausgerichteten Stiften auf, die an einem Basisteil befestigt sind, das den Brennstoffbehälter umgibt. Dieser kann auch für Brennpaste ausgelegt sein oder zur Aufnahme von Holzpellets oder anderen Brennstoffen dienen.
Das Basisteil ist vorzugsweise aus Metall gefertigt, um zusammen mit einer relativ schweren Standplatte die erforderliche Standsicherheit zu gewährleisten, insbesondere in der Ausführung als sog. Tischfeuer. Die Feuersäule kann auch erhöht angeordnet werden, um die Lichtwirkung zu steigern, insbesondere mit einer Halterung in Art eines sog. Heizpilzes für den Terrassenbereich oder mit einer Abstützung, z. B. in Art eines Erdspießes für den Gartenbereich. Die vorstehend genannten Stifte können auch am jeweils unteren Ende der z. B. drei Leitelemente angeformt oder befestigt sein, so dass sich die Bauteil-Anzahl weiter verringert. Die Stifte können zur Einstellung des Zuluftquerschnitts in ihrer Höhenlage verstellbar sein, insbesondere als Exzenter-Stifte ausgebildet sein, so dass das Flammenbild variiert werden kann. Die Außenhülle kann auch am unteren Ende wellig oder stufig geformt sein, um über ein Verdrehen um die Hochachse den Luftspalt zu regulieren. Ebenso sind Lochscheiben in horizontaler Ausrichtung oder gegeneinander drehbare, gelochte Ringe denkbar, um die Zuluft zu regulieren, bzw. beim Schließen der darin vorgesehenen Schlitze das Feuer in der Feuersäule zu ersticken.
Nachfolgend werden mehrere Ausführungsformen anhand der Zeichnungen erläutert.
Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine Feuersäule im Schnitt;
Fig. 2 (a) und (b) je eine Feuersäule in erhöhter Ausführung;
Fig. 3 eine Feuersäule gemäß Fig. 1 in Perspektivansicht;
Fig. 4 (a) und (b) je eine Schnittdarstellung mit verschiedenen Leitelementen; und
Fig. 5 (a) und (b) je eine Ausführung eines Brennstoffbehälters für Pellets.

In Fig. 1 ist eine Feuersäule 1 mit einem Basisteil 2 dargestellt, das einen Brennstoffbehälter 2a und eine Standplatte 2b aufweist. Am Basisteil 2 sind mehrere Leitelemente 3 angeordnet, die hier als schraublinienförmige Bleche ausgeführt sind, um einen Luftwirbel in einer darüber gestülpten Außenhülle 4 zu erzeugen. Diese ist bevorzugt als transparenter Glaszylinder gestaltet und gibt hier somit die Ansicht auf das Basisteil 2 frei. Die von der Außenhülle 4 am Umfang umschlossene Flamme wird durch Brennmaterial (jeglicher Konsistenz möglich), insbesondere Bio-Ethanol oder Brennpaste aus dem (vertieft angeordneten) Brennstoffbehälter 2a gespeist und erhält die erforderliche Luftmenge über eine Zuluftöffnung 6 (in Form eines Ringspalts) im unteren Bereich der Feuersäule 1 , genauer am unteren, stirnseitig offenen Ende der Außenhülle 4.
Die zuströmende Luft wird durch die Leitelemente 3 zu einem Wirbel bzw. Strömung mit Drall abgelenkt. Die Luftmenge kann über den Querschnitt der Zuluftöffnung 6 variiert werden, wobei z. B. Stifte 5 in ihrer Höhenlage verstellt werden. In der hier gezeigten Einstellung entspricht der Querschnitt über der Standplatte 2b etwa dem Durchlassvolumen zwischen Basisteil 2 und der Außenhülle 4, wobei die hier relativ dünnen Leitelemente 3 den Durchlass kaum mindern. Die auf den Stiften 5 (hier drei Stück mit einer Teilung von 120° am Umfang des Basisteils) aufsitzende Außenhülle 4 ist mit enger Passung bzw. leichter Spielpassung über die Leitelemente 3 gestülpt und berührt diese an zumindest einigen Stellen.
In Fig. 2 ist die Feuersäule 1 in erhöhter Ausführung gezeigt, nämlich in Fig, 2a mit einer gestellartigen Abstützung 2c, um z. B. auf einer Terrasse aufgestellt zu werden. In Fig. 2b ist die Abstützung 2c stab- bzw. spießartig ausgebildet, um mit dieser Halterung in Art eines Erdspießes im Gartenboden verankert zu werden.
In Fig. 3 ist die Feuersäule gemäß Fig. 1 perspektivisch dargestellt. Hieraus ist der schraublinienförmige Verlauf der Leitelemente 3 gut ersichtlich, ebenso die obere Öffnung im Basisteil 2, um dort einen Brennstoffbehälter 2a zu bilden. Die hieraus gespeiste, schematisch angedeutete Flamme steigt auch hier durch die gezielten Luftwirbel rotierend oder zumindest flackert in dem Glaszylinder 4 auf. Die erreichbare Höhe, z. B. bis ¾ der Außenhülle 4 lässt sich insbesondere durch das Abbrandverhalten des Brennstoffes (vorzugsweise Ethanol) und durch die Luftzufuhr einstellen.
Bei den nachfolgend beschriebenen Figuren 4a und 4b handelt es sich nicht um Darstellungen der Erfindung.
In Fig. 4 sind zwei Seitenansichten des Basisteils 2 gezeigt, das hier jeweils vier Leitelemente 3 aufweist, also mit einer 90° Teilung. Die Leitelemente 3 sind hier weitgehend in Axialrichtung (zur Hochachse) ausgerichtet und weisen eine sich nach oben verbreiternde Form auf, um so vier Düsenkanäle am Umfang des Basisteils 2 zu bilden und die Zuluft von der Öffnung 6 her zu beschleunigen. In Fig. 4a ist die Außenhülle 4 mit enger Passung über die Leitelemente 3 gestülpt, so dass deren Außenkanten 3a die innere Wand der Außenhülle nahezu berühren. Um das Überstülpen trotz dieser Spielpassung zu erleichtern, ist die Innenkante 4' bevorzugt konisch geschliffen, so dass die Außenhülle 4 in sich selbst zentrierender Weise aufgesetzt werden kann, um dann auf den Stiften 5 abgestützt zu sein. Die Stifte 5 sind hier an das untere Ende der Leitelemente 3 angeformt, insbesondere einteilig angegossen.
In Fig. 4b sind die Leitelemente 3 zur strichpunktierten Hochachse geneigt und weisen hier dünne Verlängerungen 3' in Art von sog. Winglets auf. Diese können in einfacher Weise auf die Leitelemente 3 aufgeklebt oder aufgelötet sein, um die Verwirbelung zu erhöhen. Die Stifte 5 sind hier separat von den Leitelementen 3 am Basisteil befestigt, vorzugsweise mittels Exzenterbuchsen 5', um so die Höhenlage des Glaszylinders 4 und den Zuluftquerschnitt gegenüber der Standplatte 2b zu variieren.
In Fig. 5a ist die Feuersäule für die Verbrennung von Holzpellets ausgelegt, wobei das Prinzip des Holzvergasers Anwendung findet. Hierzu ist im unteren Bereich des Brennstoffbehälters 2a ein Lochblech 7 eingesetzt, unter dem mehrere Zuluftöffnungen 8 (hier in Form von Lochungen oder auch Schlitzen) vorgesehen sind. Hierdurch strömt Primärluft noch unterhalb den Stiften 5 in den Brennstoffbehälter 2a ein und durch die sich auf dem Lochblech 7 aufgeschütteten Pellets (hier nicht dargestellt, da dieser handelsübliche Brennstoff für den Betrieb von Pelletsöfen gebräuchlich ist). Die Zuluftöffnungen 8 können auch in der Boden- oder Standplatte 2b eingebracht sein, so dass die Pellets im Brennstoffbehälter 2a gleichmäßig durchströmt werden und sich durch Verschwelung bzw. Pyrolyse (unterstöchiometrische Teilverbrennung) das erwünschte Holzgas bildet. Dieses wird am oberen Ende des Brennstoffbehälter 2a mit der über die Leitelemente 3 verwirbelten Sekundärluft vermischt und verbrennt (je nach Luftzufuhr) dann mit niedriger oder höherer Flamme. Die Luftzufuhr ist hierbei durch nicht dargestellte (Ring-) Schieber an den Zuluftöffnungen 8 (bzw. auch 6 und/oder 8' in Fig. 5b) einstellbar.
Um die Flamme zentral zu halten, weist der Brennstoffbehälter 2a hier eine im Zentrum offene Haube bzw. Teilabdeckung 9 auf, die insbesondere dach- oder kegelstumpfartig geformt ist. Diese kann sich auch über den oberen Rand des Brennstoffbehälters 2a hinaus erstrecken, wie in Strichlinien angedeutet ist, um eine Luftzufuhr nach innen zu ermöglichen, nämlich über obere Zuluftöffnungen 8'. Diese sind ausgeprägter auch in der Ausführung gemäß Fig. 5b vorgesehen, nämlich ringförmig im oberen Bereich des Brennstoffbehälters 2a, wobei der Brennstoffbehälter 2a an seinem Umfang bevorzugt doppelwandig ausgeführt ist. Hierdurch gelangt ein Teil-Luftstrom entlang der Umfangsfläche gezielt nach oben, um dann radial nach innen in die Brennzone geführt zu werden. Damit wird eine effektive und relativ saubere Verbrennung der Pellets erzielt, da insbesondere die Haube 9 die Flamme stabilisiert.
Zusammenfassend wird durch die geringe Anzahl an Bauteilen ein puristisches Design bei geringen Herstellungskosten erzielt. Durch die stabile Bauweise wird die Sicherheit erhöht und die Bedienung vereinfacht. Zudem sind verschiedene Ausführungen auch im Außenbereich möglich, wobei je nach Bedarf mehr die Lichtausbeute oder die Wärmelieferung variiert werden kann, insbesondere bei Einsatz von Holzpellets. Ebenso ist der Innen-Einsatz als sog. "Tischfeuer" möglich, da Bio-Ethanol weitgehend geruchs- und rußfrei verbrennt, wozu auch die Verwirbelung der Flamme beitragen kann.

Claims

Feuersäule, deren Flamme von einem Brennstoffbehälter, insbesondere für Bio-Ethanol, gespeist wird, mit einer Außenhülle, welche die Flamme der Feuersäule umgibt, mit einem Basisteil (2), welches den Brennstoffbehälter (2a) aufweist, mit an dem Basisteil angeordneten Leitelementen (3).
wobei Zuluft im unteren Bereich der Außenhülle über die Leitelemente (3) weitgehend axial einströmen und zur Bildung einer Wirbelflamme in eine schraublinienförmige Drehung versetzt werden kann, wobei die Außenhülle (4) über die Leitelemente (3) gestülpt ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (3) Bleche sind, die sich schraubenlinienförmig über den halben Umfang des Basisteils (2) der Feuersäule erstrecken.
Feuersäule nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass nur drei um 120° versetzte Leitelemente (3) vorhanden sind und die Außenhülle (4) als einstückiger Glaszylinder ausgebildet ist.