Advanced Rocket Stove / Pimp my Raketenofen

 

Der Basis Rocket Stove verlangt an allen Ecken und Kanten nach Anbauten und Umbauten. Nicht weil er schlecht funktioniert, sondern, um ihn noch besser zu machen.

 

 

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Zubehör - Hilfsmittel

 

Ein Ofen - egal welcher Bauart - benötigt ein paar zusätzliche Werkzeuge, damit die Verwendung ermöglicht wird.

 

  • Zange (Spitzzange, Wasserpumpenzange)
  • Blechplatte (Hitzeschutz, Asche- und Funkenfang)
  • Schraubendreher (für die Befestigung der Abgasrohre)
  • Lappen oder Handschuhe (heisse Bauteile anfassen, Kurzzeitabdichtung)
  • Aschekratzer
  • Schürhaken

 

 

Hilfswerkzeuge
Hilfswerkzeuge
Position der Blechplatte
Position der Blechplatte

Während des Betriebes sollte die Platte unter dem Brenner liegen, damit ein Hitzeschutz für den Boden gewährleistet ist. Plötzlich herausspringende Funken (passiert fast nie im Betrieb) sollten auf dem Blech landen.

 

Nach dem Betrieb kann die Restasche bequem über den Deckel auf das Blech geschoben werden (mit Hilfe des Aschekratzers).

 

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Roste im Brenner

 

Die Überlegung mit verschiedenen Rosten zu experimentieren, basierte auf folgenden Gedanken:

 

  • guten Durchbrand der Glutzone erzeugen
  • Holzkohle aufbrauchen
  • Glut und Asche verteilen
  • Deckel vor zu starker Hitze schützen
  • ggf. Umluft / Sekundärluft einführen (unterhalb oder seitlich des Rostes)
  • bequemes Reinigen ermöglichen
  • Bereich der Glutzone begrenzen
  • Flamme führen (nach oben drücken)

 

 

 

Grund- und Basisrost => 

 

Ursprungsrost
Ursprungsrost

Der ursprüngliche Rost bestand aus eine Grundplatte mit zwei seitlichen Begrenzungen. Unter dem Rost war ein Abstandhalter angeschweisst, der den Brennerboden vor Hitzeschäden bewahren sollte.

Die Begrenzungen dienten dazu, die Glutzone einzuengen, damit die brennende Holzkohle nicht zu weit rollen kann und am Ort der Verbrennung liegen bleibt.

Die vordere kleinere Begrenzung leitet die Flammen im Tunnelbrenner nach oben (Verengung). Die hintere höhere Begrenzung schliesst die Glutzone zum Deckel ab.

Der Zweck des Abstandhalters ist wie erwähnt ein Schutz des Brennerbodens und das Leiten von seitlicher Verbrennungsluft unter dem Feuer nach vorne in den Heat Riser.

Rost von der großen Begrenzung aus gesehen
Rost von der großen Begrenzung aus gesehen
Basisrost in Brenner eingesetzt
Basisrost in Brenner eingesetzt
Basisrost beim Warmlauf - L-Brenner Betrieb
Basisrost beim Warmlauf - L-Brenner Betrieb

Hier der Basisrost im Betrieb. Dargestellt ist der Brenner im L-Design, da der J-Brenner durch den Deckel versperrt ist. Nach wenigen Augenblicken kann der Deckel abgenommen und der L-Brenner verschlossen werden.

 

Man sieht wie der Grillanzünder auf dem Rost die stehenden Hölzer entflammt. Die grosse Kante dient als hintere Begrenzung.

 

Lochrost =>

 

Um den Kohledurchbrand und die Luftzufuhr im Vergleich zum Basisrost (Vollblech) zu verbessern, kann man einen Rost aus Lochblech bauen.

 

Auch dieser bekommt eine große und eine kleine Kante als Begrenzung für die Glut- und Kohlezone.

 

Die Rohre dienen zur Verbesserung einer Umluftzufuhr unter dem Rost hinweg.

Fertiger Lochrost
Fertiger Lochrost

Der Lochrost aus 2mm Lochblech besteht einerseits aus den erwähnten Kanten (groß und klein) als aus den Verstärkungen mittels dreier Rohre. Die Rohre leiten die Nebenluft (Sekundärluft) von hinten nach vorn.

Eingesetzter Lochrost im Brenner
Eingesetzter Lochrost im Brenner

Der eingeschobene Lochrost funktioniert nur, wenn der Rohrdeckel einige Luftlöcher hat, der die Rohre und das Lochblech mit Nebenluft versorgt.

 

Das untere mittlere Rohr dient ebenfalls dazu, dass das Lochblech im Betrieb nicht durch die starke Hitzeeinwirkung durchbiegt.

 

Lochrost mit Lochdeckel vor dem Anzünden
Lochrost mit Lochdeckel vor dem Anzünden
J-Brenner abgedeckt
L-Brenner mit Lochrost nach dem Anzünden
Rohrdeckel mit Smiley Luftlöchern im Betrieb
Rohrdeckel mit Smiley Luftlöchern im Betrieb

 

 

Schamottrost =>

 

Eine Alternative zu Metallrosten mit untengeführter Umluft wäre eine keramische Dämmung oder Schamottdämmung im Brennerrohr.

 

Eine keramische Holzauflage sollte eine stärkere Dämmung und Hitzeentwicklung der Glutzone bewirken. Schamott wirkt einer Abkühlung der Verbrennung entgegen und fördert die Gasfreisetzung des Brennstoffes.

 

Zur Umsetzung gelangt ein Standard Schamottstein, der in der Mitte durchgeschnitten wird. Die beiden Teile werden auf ein Aschebett im Brenner gelegt.

Der Schamottrost benötigt keine Luftlöcher im Rohrdeckel.

Zwei Streifen Schamott mit Keramiktrennscheibe getrennt
Zwei Streifen Schamott mit Keramiktrennscheibe getrennt
Beide Schamottstreifen im Brenner eingelegt
Beide Schamottstreifen im Brenner eingelegt
Glühender J-Brenner
Brenner mit Schamottrost unter Vollast > 400°C am Brenner
Gedämmter Deckel
Gedämmter Deckel

Damit der dünne Rohrdeckel nicht durchbrennt, wurde er noch mit Keramikhitzematte gefüllt. Wahlweise geht auch Glaswolle zum Häuserdämmen.

 

=>

 

Fazit aus den "Rostversuchen":

Es gibt eine etwas heissere Verbrennung im Tunnelbrenner bei der Verwendung von Schamott als Holzauflage. Die Metallroste haben ihren Vorteil in einer einfacheren Reinigungsprozedur. Die Metallroste kann man nach Erkalten einfach komplett mit der Restasche aus dem Tunnelbrenner ziehen und säubern. Die Schamottsteine sind der Reinigung etwas im Weg und müssen entnommen werden, weshalb dann ein Einbau mit Holzasche vor dem nächsten Gebrauch folgen muss.

 

Umluft über Löcher im Deckel zuzuführen ist machbar, hat aber z.T. die Druckverhältnisse im J- und L-Brenner durcheinandergebracht. Führt man zu viel Luft über den L-Brenner zu, kann es anfangen im J-Brenner zu qualmen. 

Durch einen dichten Abschluss des L-Brenners (durch Deckel ohne Löcher) kann der Sog im J-Brenner immer in Richtung Fass und Flammzone erfolgen und schwächt nicht ab.

 

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Versuche mit Sekundärluft und Nebenluft =>

 

Um stabile Druck- und Sogzustände zu erreichen, sollte man auf Löcher im Verschlussdeckel verzichten.

 

Bei der Verwendung des Rocket Stoves im J-Betrieb fällt dem Betreiber relativ schnell auf, dass man den J-Brenner von oben auch so dermaß dumm befüllen kann, dass dem Feuer im Tunnel die Luft ausgeht. Die Folge der Brennstoffüberfüllung ist Qualm und ein rauchstarker Betrieb. Anbei dargestellt:

Qualmender Raketenofen
Überfüllter Rocket Stove

 

Durch eine Überfüllung des Brennstoffschachtes kann es zu einem "Abwürgen" der Luftzufuhr kommen, welche sofort mit Qualmbildung belohnt wird. Die Luft kann nicht mehr zwischen den Zweigen und Stöcken hindurchstreichen. Die Verbrennung wird schwach, der Sog nimmt ab und der Brennstoff beginnt das Kokeln.

 

Abhilfe gegen eine Überfüllung und zu starke Luftdrosselung ist ein Trennblech oder Zusatzrohr im J-Brenner. Dieses Blech (welches ich bevorzuge) trennt den Füllschacht und die primäre Verbrennungsluftzufuhr von einer separaten Luftzufuhr (Umluft, Nebenluft, Sekundärluft) ab. Diese Nebenluft wird ebenfalls durch den Brenner angesogen, vorgewärmt und strömt im oberen Bereich des Tunnelbrenners in die Flammen hinein. Die Folge ist eine sichtbare Verbesserung des Rauchaustrittes am Ofenabgasrohr und eine heissere Verbrennung.

 

Z.B. entstehen an eingehängten Rohren fast augenblicklich kleine Flammenspitzen unten am Austritt. Durch die Feuerzeugprobe sieht man recht eindeutig, dass Luft durch die Rohre nach unten in die Flammen gezogen/ gedrückt wird.

Überfüllung des J-Brenners vermeiden!
Nebenluftkanal in die Flammen hinein
Sekundärluftrohre am J-Brennerrand eingehängt
Sekundärluftrohre am J-Brennerrand eingehängt
Sekundärluftblech zwischen Hölzern und hinterer Brennerwand eingesetzt
Sekundärluftblech zwischen Hölzern und hinterer Brennerwand eingesetzt
Sekundärluftblech Ansicht von oben
Sekundärluftblech Ansicht von oben

Damit das Blech nicht reinrutscht, ist ein Nagel oder dicker Draht angeschweisst.

Das Blech ist etwas länger als der Brenner, so dass sich die Flammen unten im Tunnel etwas "bücken" müssen, um um das Sekundärluftblech herumzukommen (wie oben in der Schnittskizze angedeutet).

 

 

Die Flammen- und Heizgasführung wäre ein weiteres Experimentierfeld. Die Idee einer Flammenumlenkung im oberen Bereich der Tonne könnte eine Art Staueffekt der Oberhitze erzeugen.

Zu diesem Zweck wurde im oberen Bereich des "Heat Risers" die Draht-abstützung verstärkt und Blechplatten eingelegt.

Umlenk- und Stauplatten im oberen Tonnenbereich
Umlenk- und Stauplatten im oberen Tonnenbereich

Zwei Blechhalbkreise wurden angepasst und per Hand zugeschnitten. Diese wurden versetzt und überlappt eingesetzt, damit noch der Abgasausweg offen gelassen wird.

 

 

 

Oft kommt bei den Stove- und Ofenexperten der Gedanke einer Verdüsung der Flammen im Sekundärbereich zur Geltung. Damit soll die Idee einer Konzentration der Gase umgesetzt werden, damit Flammen, Partikel, Rauch und Gase zusammenprallen und miteinander reagieren. Der 

indische Ingenieur Dr. N. Sai Bhaskar Reddy nennt es "Concentrator", damit die Flammen eng vereint und entflammt werden (konzentriert werden).

 

Mir kam dabei die Umsetzung als Düseneinsatz im Heat-Riser als logische Konsequenz in den Sinn, auch um den Aufwand in Grenzen zu halten.

 

Düseneinsatz für den Heat-Riser
Düseneinsatz für den Heat-Riser

Als Düseneinsatz wird eine passende Ofenrosette oder ein Blechring mit Innenöffnung verwendet. Es werden zwei seitliche Blechstreifen mit Haken an die Rosette angenietet und Blechdrahtgewebe daran befestigt. Das Blechdrahtgewebe soll im Idealfall durch die Flammen zum Glühen gebracht 

werden und eine Gasnachentzündung der Flammgase zur Folge haben.

 

Ob das alles funktioniert, ist mit Heimmitteln schlecht ersichtlich, aber ich hoffe, die Logik wird belohnt....

In den Heat-Riser eingesetzer Düseneinsatz
In den Heat-Riser eingesetzer Düseneinsatz

Die Blechstreifen sind ca. 50cm lang und halten über die umgebogenen Blechenden den Düseneinsatz im Heat-Riser. Damit ist er auch wartungsfreundlich demontierbar.

Draufsicht Düseneinsatz bei abgenommenem Tonnendeckel (Warmlaufphase!)
Draufsicht Düseneinsatz bei abgenommenem Tonnendeckel (Warmlaufphase!)

Einblick in den Heat-Riser bei abgenommenem Tonnendeckel im Anlaufbetrieb. Kaum Qualm.

 

 

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Die Brennholzstütze

 

Um überlange Holzstangen oder Stöcke zu verheizen, benötigt der Brenner eine Stütze, die diese langen Utensilien abstützt, damit diese nicht umfallen.

 

Voila! Da ist es:

 

Holzstütze eingehängt
Holzstütze eingehängt

Über dem J-Brenner ist ein Zusatzring eingehängt, durch den überlange Holzstangen, Bretter o.ä. durchgesteckt werden können

 

Es wird ein Vierkantprofil an der Tonne mittig zum Brennereingang angeschweisst. Dann wird am Ring (Rest von vorigen Bastelarbeiten) ein Blechstreifen angeschweisst, der in das Vierkantprofil greift.

 

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Das Gestell

 

Der Rocket Stove hat seinen Brenner sehr bodennah. Da können die Temperaturen unter dem Brenner extrem hoch werden (ca. 500°C und mehr). Die erdachte Konstruktion sollte einerseits den Brenner erhöhen und einen Hitzeschild mit Aschefang aufnehmen.

 

 

 

Da das Gestell aus vorhandenen Stahlresten und Profilen gebaut ist, existiert kein voriges "Lastenheft" mit gewollten Maßen und Eigenschaften. Fest stand nur, dass es die Tonne erhöhen, einen Aschefang beinhalten und Hitzeschutz für den Untergrund sein sollte.

 

Zuerst sind die Profile dem Durchmesser der Tonne anzugleichen und  zuzuschneiden. Mit magnetischen Schweißwinkeln ausrichten und verbinden.

 

L-Profile für die Aschelade
L-Profile für die Aschelade

Vorne ans Gestell werden noch zwei Profile geschweisst, damit dort das Hitzeschutzblech eingeführt werden kann.

Das Hitzeschutzblech ist lediglich ein vorhandenes Regalbrett aus einem alten Stahlregal.

Fertiges Gestell mit seitlichen Rutschsicherungen (Blechdreiecke)
Fertiges Gestell mit seitlichen Rutschsicherungen (Blechdreiecke)

Das Gestell erhält noch seitliche Blechstreifen in Dreiecksform, damit die Tonne nicht seitlich wegrutschen kann.

 

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Rocket Tonne lackieren

 

Man besorge sich schwarzen oder grauen Ofenlack bzw. Senotherm. Diese Farben sind bis ca. 500 °C temperaturfest und sollen dem Ofen einen einheitlichen Look verleihen.

 

Lack in Dose oder als Spray
Lack in Dose oder als Spray

 

Zur Vorbereitung sind alle losen und rostigen Stellen, sowie alte, abblätternden Lackreste mit mittelgrobem Schleifflies oder Schleifschwamm zu entfernen.

Die Oberfläche des Ofens muss zur besseren Farbhaftung angeraut werden.

 

Danach mit einem Lappen und Waschbenzin die Oberfläche entfetten.

 

Farbe oder Lack mehrmals auftragen. Nach Anweisung des Lackherstellers trocknen lassen und einbrennen.

 

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Fertiger Ofen auf Gestell und Rollbrett. Das Rollbrett dient zum schnellen Transport in der Werkstatt.