P9150174

Creative Commons-Licentie Batch Box Rocket door Peter van den Berg

is beschikbaar onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationaal licentie

Alle hier beschreven kernen zijn ontworpen door Peter van den Berg, tenzij anders aangegeven.

1: Gemetselde kern

Een gemetselde vuurkamer en riser is het eenvoudigste, hoewel hiervoor chamotte stenen verzaagd moeten worden. Met een geoptimaliseerd ontwerp kan dat minimaal zijn.
(lees meer)

P-channel

Dit is de de buis die de secundaire beluchting verzorgt in het oorspronkelijke ontwerp. Eenvoudig van opzet en werkt louter door het natuurkundig principe dat bekend staat als de wet van Bernoulli.
(lees meer)

2: Gemetselde kern

Het probleem van het niet rond zijn van de riser is opgelost bij het volgende ontwerp, de riser is nu achthoekig wat een betere benadering is van rond. De lagen zijn om en om staand en liggend aangebracht met een redelijk metselverband.
(lees meer)

3: Gegoten kern

Het ontwerp is een vuurkamer samenstelling met het onderste deel van de riser in twee delen. Deze is al vaak gebouwd en werkt goed maar is gevoelig voor barsten.
(lees meer)

4: Gegoten kern

Dit is een recent ontwerp (2015) waarvan de vuurkamer uit drie delen bestaat. Er is geen p-channel aanwezig maar in plaats daarvan een floor channel.
(lees meer)

Floor channel

Ook een secundaire lucht voorziening maar deze voert de lucht aan midden in de poort. Deze buis ligt op de bodem van de vuurkamer en kan gevoed worden via de gewone luchtinlaat.
(lees meer)

5: Gegoten kern (sidewinder)

Een ontwerp dat de riser niet achter de vuurkamer heeft staan maar in plaats daarvan er naast, wat de inbouw diepte beperkt. Helaas wordt het ontwerp hierdoor tevens ingewikkelder.
(lees meer)

6: Gemetselde sidewinder

Een eenvoudiger manier dan mallen maken en gieten om een enkele sidewinder te bouwen is met chamotte stenen. Er moet dan toch heel wat gezaagd worden.
(lees meer)

1: Gemetseld

Met een goed patroon en een geschikt klei/zand mengsel is deze gemetselde versie zeker geschikt om uit te proberen. Bijvoorbeeld ergens buiten in de tuin of in een schuur of garage. Hou wel in de gaten dat er vlammen uit de bovenkant van de riser kunnen komen dus zorg voor een adequate afvoer als het ding binnen wordt gebouwd. Dat gezegd hebbende, deze kern kan ook in een vaste opstelling als de verwarming van een ruimte dienen. Uiteraard met een constructie er omheen om de warmte af te staan en/of op te slaan.

 Afbeelding en tekening van gemetselde batchrocket

Natuurlijk is het verstandig om op een ondergrond te bouwen die stabiel is, liefst isolerend of met een isolerende laag er tussen. De tekening in SketchUp 8 formaat van dit ontwerp staat via deze link klaar voor download. De riser is hier vierkant, dat is een minder goede vorm voor een riser. Het werkt wel maar het is geen optimale vorm. Deze uitvoering is geschikt om te bouwen van harde chamotte stenen, waalformaat. Uiteraard moet minstens de riser rondom voorzien worden van isolatie. Dat is niet nodig als het is gebouwd met behulp van isolerende vuurvaste stenen. Hoewel voor de vuurkamer die weer net iets te kwetsbaar zijn.

P-channel

De stalen buis die bovenop de vuurkamer ligt verzorgt de secundaire beluchting. Dit onderdeel wordt de p-channel genoemd, afkorting van Peter-channel naar de ontwerper ervan. Het kan gebouwd worden van gewoon stalen profiel of roestvast staal. In dit 150 mm systeem is het een rechthoek buis van 60x20x2 mm.

Gelaste p-channel voor secundaire beluchting

Het naar beneden hangende uiteinde komt precies boven de poort uit met een kleine overhang. Die overhang is om het simpel te houden even groot gekozen als de diepte van het stalen buis profiel. Aan de achterkant, die naar de riser is toegekeerd is een stukje uitgespaard om de aanzuiging van lucht te bevorderen. Door de onderdruk in de poort komt er tijdens normaal gebruik nooit rook of wat dan ook uit tenzij het ook uit alle andere gaten en kieren naar buiten stroomt. De secundaire lucht dient toegevoegd te worden voordat de sterke turbulentie plaats vindt in de poort en daar achter. Lucht toevoeren in de riser zelf lijkt voor de hand te liggen maar de menging is op deze manier niet volledig genoeg.

Doordat de buis wordt gekoeld door de binnenstromende lucht is de standtijd van gewoon staal behoorlijk. In een toepassing die twee jaar heeft dienst gedaan was er van schade door corrosie nauwelijks sprake. Het is dus zaak om de inlaat van de p-channel tijdens de stook nooit af te sluiten. Het vermoeden bestaat dat een grotere wand dikte van de buis snellere corrosie in de hand werkt omdat het materiaal de hitte minder snel af kan voeren.

2: Gemetseld

Het probleem van het niet rond zijn van de riser is opgelost bij het volgende ontwerp, de riser is nu achthoekig wat een betere benadering is van rond. De lagen zijn om en om staand en liggend aangebracht met een redelijk metselverband. Hoe gladder de riser aan de binnenkant hoe beter, dus het loont de moeite om hier nauwkeurig te werken.

Dit is een gunstiger vorm waardoor de dubbele vortex eerder op gang komt. Het nadeel van deze methode is de grotere massa. Als de riser wordt gebouwd van isolerende vuurvaste stenen dan is dat nadeel niet aan de orde en dan is ook geen isolatie er omheen meer nodig.

Gemetselde kern met achthoekige riser

De kleine gele driehoekjes zijn in werkelijkheid van hetzelfde materiaal en hier een andere kleur gegeven voor de duidelijkheid. De constructie van deze kern verschilt van de vorige, de connectie tussen riser en vuurkamer is anders. Ook van dit ontwerp is een tekening beschikbaar, via deze link.

Hieronder nog twee voorbeelden hoe de riser achthoekig gemaakt kan worden met gewone steenformaten. Beide mogelijkheden bestaan uit een hele steen die onder 45 graden is doorgezaagd in twee gelijke delen en op deze manier twee zijden van de achthoekige riser vormen. De onderste is eenvoudig maar laat maar een formaat riser toe, de bovenste biedt de mogelijkheid om de stenen iets uit elkaar te schuiven. Op die manier is het mogelijk om binnen deze methode een wat grotere maat riser te bouwen. Met een bijpassende vuurkamer natuurlijk, de schalings tabel gaat ook bij deze normaal op.

Alternatieve patronen voor de achthoekige riser

3: Gegoten

Dit is een bewezen ontwerp, al vaak gebouwd. Een in het oog lopend maar geen fatale tekortkoming is de grote kans dat er barsten ontstaan links en rechts in de vuurkamer. Overigens valt het geheel niet uit elkaar, als de barsten er eenmaal zijn gebeurt er niet zoveel meer. Het vermoeden bestaat dat ze gaan fungeren als dilatatie voegen. De spanning is dan uit het materiaal en de barsten breiden zich niet meer uit.

De dikte van de wanden is niet meer dan 30 mm en waar nuttig is gebruik gemaakt van vulstukken in de mal om materiaal te besparen. Dat is niet gedaan uit zuinigheid maar om de massa van de kern te verminderen. Hoe minder er opgewarmd wordt hoe sneller het ding op bedrijfs temperatuur is.

Het deel van de riser boven de vuurkamer is ook samengesteld uit twee onderdelen die gelijk aan elkaar zijn en theoretisch in dezelfde mal gemaakt kunnen worden.

Eenvoudige gegoten vuurkamer en riser van vuurbeton

Het kruis op de zijkanten geeft aan dat tijdens het gieten dat de bovenkant was, die kant blijft relatief ruw maar dat heeft verder geen consequenties. De achthoek vorm van de riser is gekozen omdat de stukken die in de mal geplakt moeten worden met een cirkelzaag tafel gemaakt kunnen worden, de zaag hoeft enkel maar onder 45 graden ingesteld te kunnen worden. Ook deze tekening is vrij verkrijgbaar, en kan gedownload worden via deze link.

4: Gegoten

Dit ontwerp is recent en heeft een winter in dagelijks gebruik doorstaan zonder barsten te vertonen. In mijn implementatie steunt de onderkant op een frame en is daarmee gefixeerd, de bovenkant wordt bij elkaar gehouden door nokken in het bovenste deel. De afbeelding hieronder geeft een aangepaste tekening weer maar in essentie is dit hetzelfde ding.

Gecompliceerder methode voor een kern zonder barsten

Uiteraard is het ook bij deze nodig om de riser van boven tot onder te isoleren. De constructie is tamelijk simpel, de volgende afbeelding laat dat duidelijk zien.

Constructie van 3-delige layout batchrocket kern

Floor channel

Deze secundaire beluchting is een alternatief voor de p-channel, het is niet de bedoeling om ze allebei tegelijk te gebruiken. De constructie is heel anders dan de normale p-channel, hij ligt op de bodem in een sleuf en krijgt zijn lucht door dezelfde inlaat als de primaire beluchting. Het is een floor channel en als zodanig een variant van Matt Walker's  pre-port tube maar het verticale deel is korter en minder dik. Daardoor is er ook minder ruimte voor nodig in de vuurkamer.

De lucht wordt bovendien vrijwel exclusief aangevoerd halverwege de hoogte van de poort wat er onder andere voor zorgt dat de dubbele vortex gemiddeld lager in de riser blijft. Het ding is wat eenvoudiger te maken dan die van Matt, er is alleen een kleine haakse slijper met een dunne doorslijpschijf en een las apparaat voor gebruikt. De floor channel is heel gemakkelijk te vervangen, dit is een voordeel ten opzichte van de p-channel die vrijwel niet gedemonteerd kan worden zonder de kachel open te maken.

Alternatieve secundaire beluchting voor batchrocket kern

De buis is gemaakt van normale twee millimeter dikke stalen profielen maar vertoont na een winter gebruik vrijwel geen corrosie. Uiteraard wordt de binnenkant gekoeld door de langs stromende lucht en de buitenkant zit op een plaats waar gedurende de stook een zuurstof arme omgeving heerst. Dit is dus een van de weinige stalen onderdelen die een wat langer leven is beschoren dan ongeveer tien stookbeurten.

De winter van 2015/2016 is geheel besteed om deze beluchting goed te krijgen, er zijn ongeveer 12 varianten getest. De tekening laat een horizontale buis zien van 60x30x2 mm, het verticale stuk is 35x35x2 mm. De doorlaat van het grootste profiel is 1,5 maal zo groot als het rechtopstaande stuk. Dat is niet toevallig, er zijn drie formaten liggende buis getest met drie formaten staande buis in verschillende samenstellingen. De buis van 60x30x2 mm doet het even goed als die van 60x40x2, zolang als de toevoer maar groter is dan de afvoer. Met de gebruikte stalen profielen is het staande deel 5,4% van de dwarsdoorsnede van de riser en het liggende deel 8,25%. Door deze percentages zo goed mogelijk aan te houden is het mogelijk om maten te vinden voor een grotere of kleinere batchrocket.

In tegenstelling tot de normale uitvoering met p-channel dient deze versie bovenop de lading hout achterin aangestoken te worden, bekend onder de noemer "omgekeerd stoken". Dat levert de beste resultaten op.

Grafiek van batchrocket resultaten

Dit was een testrun met dik, kurkdroog berken, bovenop aangestoken. De kachel zelf was maar matig warm, aanvang temperatuur van de schoorsteen 30 ºC. De CO daalde op 18 minuten onder 500 ppm en bleef daar 58 minuten lang. De gemiddelden van deze stook: O2 13%, eff. 95,2%, CO 282ppm, Tr 66,4 ºC.

En tot slot: de tekening van deze kern is ook beschikbaar, via deze link.

5: Gegoten sidewinder

Dit is een variant van een batch box rocket die de riser naar keuze links of rechts van de vuurkamer heeft staan. Het ontwerp is ontwikkeld door Adiel Shnior en Shilo Kinarty die rocket mass heaters bouwen in Israël. Max Edleson, een kachel bouwer in de USA heeft de naam "sidewinder" er aan gegeven. Het is de naam van een woestijnslang die zich zijwaarts kronkelend over het zand beweegt.

Door de poort en de riser aan de zijkant kan links en rechts niet meer symmetrisch zijn waardoor het aantal mallen met een toeneemt. In dit ontwerp bestaat de vuurkamer uit vijf delen die samen in vier mallen gemaakt kunnen worden. 

Gegoten sidewinder batchrocket

Dit ontwerp is analoog aan de voorgaande met een losse bovenkant uitgevoerd, de meest ingewikkelde mal is nu de achterwand waar een helft van de onderkant van de riser aan vast zit. Beide zijwanden kunnen in dezelfde mal gegoten worden met een vulstukje voor de poort. Het bovendeel is gelijk aan die van het rechte ontwerp en de andere onderhelft van de riser is een losse en tamelijk eenvoudige mal. Voor goed begrip van de situatie een exploded view.

Sidewinder exploded view

Het geheel oogt behoorlijk ingewikkeld maar in termen van industriële gietstukken valt het wel mee. De mallen kunnen gemaakt worden in een houten bak en vulstukken van hardschuim die er ingeplakt worden zoals eerder beschreven. Als het de bedoeling is om er een serie van te maken is het verstandig om van de onderdelen eerst positieve mallen te maken, de moedermallen. Die kunnen vervolgens gebruikt worden om er rubber negatieve mallen van te gieten waar de vuurbeton in gegoten kan worden. Lijkt mij echt iets voor een klein bedrijfje die alleen maar deze kernen levert met een tekening hoe de rest te bouwen.

Het totaal benodigde mallen compleet met heat riser is vijf, waar in totaal zeven delen in gemaakt kunnen worden. De tekening is ook weer beschikbaar voor download, via deze link.

6: Gemetselde sidewinder

Met chamotte stenen en een watergekoelde steenzaag machine is dit ontwerp niet moeilijk te bouwen. Tenminste, niet moeilijker dan een rechte batchbox rocket. Om alles wat eenvoudiger te maken is de ontwerp maat iets vergroot, van 150 mm riser doorsnede naar 160 mm. Daarmee wordt de vuurkamer ook iets groter waardoor er wat dikker en langer hout in kan.

Als voor de vuurkamer dezelfde diepte aangehouden wordt als bij de rechte versie dan is de inbouw diepte 486 mm. Dat is een winst van 216 mm ten opzichte van de 702 mm van de rechte. De verschillen in stook gedrag zijn maar heel klein, dat maakt dit een goed alternatief. Deze maten zijn allemaal nominaal en er is geen rekening gehouden met de dikte van de mortel tussen de stenen.

De floorchannel is wat aangepast aan de wat grotere maat van de riser en de poort. Tevens is deze channel eenvoudiger uitgevoerd, zonder knik er in zoals bij de gegoten sidewinder en het verticale gedeelte is asymmetrisch geplaatst om voldoende afstand naar de poort te creëren. Aan weerszijden van het verticale deel moet ongeveer zoveel ruimte zijn als de helft van de poort breedte.

Uiteraard is het mogelijk en ook beter om de achthoekige riser van het ontwerp 2: Gemetseld te gebruiken waardoor de stook resultaten merkbaar beter worden.

De tekening is weer beschikbaar via deze link.

Flag Counter