Holzheizer Wiki >>> Vigas Tuning: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 21. Dezember 2015, 14:58 Uhr

Vigas Steuerung

Will man an Kessel und/oder Steuerung Tuningmaßnahmen durchführen, sollte man auch die verfügbaren Kenntnisse zur Steuerung und ihrer Parametrierung mit einbeziehen.
Beispielsweise wird gerne der AGT-Fühler versetzt oder in den Abgaskernstrom verschoben. Die Steuerung ist jedoch auf die serienmäßige Fühlerposition abgestimmt.

Bislang gibt es in den Vigas-Kesseln 3 Steuerungsgenerationen.

AK2005 T

AK3000 E
AK3000 LC

AK4000

Vigas Tuning

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Hammax
Was darf/kann/sollte man an den Vigas-Kesseln anstellen, um bessere Performance zu erreichen?

Düse

In den Vigaskesseln wird die aus Feuerbeton gegossene 6-Loch-Düse standardmäßig eingesetzt. Bei diesem typischen Verschleißteil bietet sich ein Ersatz durch werkstoffmäßig verbesserte und aerodynamisch optimierte Düsen an. Vorteilhaft hat sich eine Anpassung der Durchlassquerschnitte an die Kesselleistung und eine Multiplizierung der SekLuftbohrungen/-einlässe herausgestellt. Als Materialien kommen standfestere Feuerbetonmischungen, Feuerfestkeramik und Metallguss infrage.
Will man Düsen mit mehr SekLuft-Bohrungen bauen, muss man einen seitlichen Luftverteilerkanal anbringen, da die Zuführungen im Zwischenboden dann nicht mehr auf das Bohrbild passen. Es sind auch schon Düsen im Einsatz, bei denen die Bohrungen durch Spalte ersetzt wurden.
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/15784-hvs-25-e-geht-in-standardausf%C3%BChrung-ans-feuer-und-wird-modifiziert/&postID=86517#post86517
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/15784-hvs-25-e-geht-in-standardausf%C3%BChrung-ans-feuer-und-wird-modifiziert/&postID=61647#post61647
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/49647-keramikduese/&postID=70479#post70479
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/51564-stahl-rahmen-f%C3%BCr-normale-d%C3%BCsensteine-und-guss-d%C3%BCse-bilder-vom-hvs-innenraum-ohne/&postID=90035#post90035
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/49824-d%C3%BCsenoptimierung-sinn-und-unsinn/

Turbulatoren

Turbulatoren in den WT-Rohren und seitlich zwischen BK und wasserführender Kesselwand sollen den Abgasstrom zu intensiver Turbulenz anregen.
Die Wärmeübertragung in der wandnahen Grenzschicht wird effizienter, weil Weg und Verweilzeit des Abgasstroms verlängert werden.
Hiervon kommt auch die etwas unglücklich gewählte Bezeichnung "Abgasbremsen" für die Turbos. Prinzipiell sollte man die lokalen Druckverluste eher minimal halten.

Es gibt verschiedene Bauarten insbesondere für die WT-Rohr-Turbos.

• Helix, verdrillte Blechstreifen, z.T. mit Bohrungen und ausgeklinkten oder aufgeschweißten Schikanen,
• Stauscheiben, Scheibensegmente oder alternierende Zuschnitte aus Scheibe-Ringsegment-Scheibe-usw., die auf einer Gewindespindel montiert sind,
• ZickZack-Strukturen,
• Kettenglieder mit Funktionskörpern,
• Schraubenfedern, die an den Wänden anliegen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Turbos zur Reinigung einfach zu entnehmen sind oder noch besser gleich als mechanisch betätigbare Reinigungsmechanismen dienen.

Brennkammermodifikationen

Wenn die in der Füllkammer erzeugten Holzgase (CO, H₂, CH₄ usw.) als Primärgas "glühend" durch die Düse strömen, wird noch einmal Luft zugemischt, um eine Sekundärverbrennung zu erzeugen.
Es gilt die TTT-Regel (Time/Zeit, Turbulenz, Temperatur).

• Je nach Düsenstruktur und Geometrie ergibt sich eine spezifische Vermischungszeit. Eine grobe Düse mit wenigen, großen Sekluftbohrungen braucht einen großen Brennraum, um hinreichend Zeit für eine komplette Reaktion zu gewährleisten. Der aus der Düse austretende "Flammschweif" sagt zusammen mit dem Verbrennungsgeräusch viel über die Verbrennungsgüte aus.
  
• Die Strömungsgeschwindigkeiten von Primärgas und SekLuft werden von den Druckdifferenzen Füllkammer-BK und SekLuft-BK bestimmt. Hier muss man nochmals differenzieren zwischen "Gleichdrucksystemen" (Saugzug bzw. Druck-Lüfter) und "Lufttrennung" (separate Drucklüfter für Prim- und Sek-Luft). Jedenfalls sind die druckdifferenzbedingten Strömungsgeschwindigkeiten zusammen mit den Kanalgeometrien ursächlich für die Turbulenz und die daraus resultierende Durchmischungseffizienz.
• Das Zusammentreffen von heißem Primgas und eher kalter Sekluft führt zu einer turbulenten Diffusionsflamme. Je kleinräumiger die agierenden Volumina sind, umso schneller ist die Verbrennung abgeschlossen. Bei dieser Reaktion erhöht sich noch einmal die Temperatur und das Volumen des Gasstroms. Da im HV vorrangig CO bei der Sekundärverbrennung verheizt wird, ist eine Mindesttemperatur von gut 700° erforderlich. Hier liegt die dritte Aufgabe der Düsen-BK-Konfiguration. Eine thermisch stabile, hinreichend große und zudem möglichst heiße Kaverne zu bilden, in der das durchströmende Gasvolumen "ausbrennen" kann.

Keramikauskleidung

Keramikauskleidung kann vielerlei bedeuten:

• Schamottesteine und -mörtel https://de.wikipedia.org/wiki/Schamotte
• Diverse Feuerbetonrezepturen http://www.baunetzwissen.de/standardartikel/Beton-Feuerbeton_1310807.html
• Vermiculit https://de.wikipedia.org/wiki/Vermiculit
• Feuerleichtsteine http://www.rath-group.com/produkte/feuerleichtsteine/
• Feuerfeste Keramikmassen, auch zum Selberbrennen (z.B. Witgert 922)
• Al₂O₃ Platten oder Matten (Ofenisolationen)
• SiliziumCarbidVerbund (HighTech und teuer)

Reale Dinge, wie Verfügbarkeit, Preis und Verarbeitbarkeit bedingen hier zunächst die Auswahl.
Aber auch die Stoffeigenschaften, wie thermische Standfestigkeit, Alterungsbeständigkeit, chemische Beständigkeit, Isolationseigenschaften und spezifische Wärmekapazität sollten berücksichtigt werden.

Alkalibursting

Lufttrennung

Der Begriff Lufttrennung beim HV hat inzwischen eine sehr spezifische Bedeutung, da hierunter ausschließlich die separat geregelte Zufuhr von Primär- und Sekundärluft mittels zweier Lüfter verstanden werden will.
Hingegen bestimmt bei Saugzug- und Singledrucklüfterkesseln immer Gleichdruck auf der "Einströmseite" über ein Klappen- oder Drosselelement den spezifischen Luftdurchsatz.
Üblicherweise wird der Primärluftbedarf anhand der Abgastemperatur AGT und die Sekundärlufteinspeisung über den Restsauerstoffwert Lambda geregelt.
Ein Lüfter lässt sich elegant und flink über Drehzahlelektronik regeln. Zudem können mit deutlich unterschiedlichen Druckniveaus aerodynamische und verfahrenstechnische Störungen oder Systemschwächen überwunden werden.
Man bewegt sich hier in Bereichen von 15 Pa Kaminzug bis 300 Pa max. Lüfterdruck.
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/48616-lufttrennung-realisieren/&postID=86531#post86531

Primärluftführung

Der obenliegende Füll- bzw. Vergaserraum wird beim Vigas per Drucklüfter mit der benötigten Verbrennungsluft aufgeladen. Über AGT (und KesselVL-Temperatur) wird der Luftdurchsatz geregelt. Die Luftzufuhr erfolgt bei den älteren Kesseltypen über beidseitig im Betonzwischenboden verlegte Rohre. Bei den aktuellen Typen gelangt sie unter den Schrägblechen zur hinteren Kesselwand. Von dort wird sie über Kanäle bis unter die Kesseldecke geleitet. Die bildlich gesprochen von oben "herunterfallende" kühlere Luft beaufschlagt die brennende Holzfüllung und/oder das Glutbett mehr oder weniger gleichmäßig. Bildet sich allerdings über der Düse im Laufe des Abbrands ein bevorzugt ausbrennender Gluttrichter (Caldera), ist ein Kurzschluss zur Brennkammer vorgegeben und man hat Hohlbrand. Um dies zu vermeiden wurden diverse Versuche und Anordnungen ersonnen, die Primärluft seitlich in Höhe des Glutbetts einzublasen. Die Holzfüllung wird bei beidseitig gleichmäßiger Luftbeaufschlagung großräumiger pyrolysiert und bildet deshalb einen homogeneren Glutstock = Festbettreaktor aus. Isoliert man dann noch die Kesselwanne mit Keramikeinlagen, wird der Feuerbeton geschont und die Temperatur im Glutbett homogenisiert.
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/49960-prim%C3%A4rlut-seitlich-bringt-einiges/&postID=63472#post63472
http://www.holzheizer-forum.de/index.php/Thread/1561-Keramikauskleidung-im-Füllkammerboden/?postID=15711#post15711

Düsenrost

Der Standarddüsenstein hat im Einlass einen Querschnitt von 17,1 x 2,3 = 39,3 cm². Nach alsbaldigem Verschleiß der Kanten sollte man also grob mit 40 cm² rechnen. Da der Primärdüsenspalt sich nach unten mit einem 6°-Winkel erweitert, kann man die Anordnung entweder als Entformungsschräge für den Betonguss oder als aerodynamischen Diffusor interpretieren. Jedenfalls wird alles was an Asche, Schlacke und Holzkohlestücken kleiner als der Eintrittsspalt ist, durch diesen hindurchfallen. Größere Teile bleiben oben liegen und reduzieren den effektiven Querschnitt. Die Folge ist eine geringfügige Druckerhöhung durch Drosselung bzw. eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit. Rätselhaft bleibt noch der Sinn der zum Spalt konzentrischen Vertiefung an der Oberseite des Düsensteins. Möglicherweise war sie als Sammlerraum unter einem Rost gedacht. Das hätte aber nicht viel gebracht, da die nur 10mm tiefe Mulde sehr bald mit Asche angefüllt wäre.
Bei Überlegungen zu einer Rostanordnung sollte man bedenken, wofür er genutzt wird.

• Rückhalt von Partikeln, die größer als der Düsenspalt sind,
• Schutz des Düsensteins vor mechanischer Beschädigung,
• Bereitstellung eines großflächig wirkenden Sammlerraums für das Primärgas,
• Druckausgleich und Beruhigung des Gasstroms vor dem Eintritt in die Düse.
  

Bis jetzt wurden nur metallische Roste erprobt. Die Belastungen, denen der Rost ausgesetzt ist, sind nicht nur thermischer Natur. Auch das chemische Umfeld setzt dem verwendeten Werkstoff zu. Es genügt hier nicht einfacher Baustahl, VA oder Guss, sondern es muss eine zunderbeständige und thermisch stabile Legierung sein. Wir haben abwechselnd reduzierende/aufkohlende und oxidierende Betriebszustände. Hinzu kommt noch der Alkalianteil in der Brennholzasche. Ganz gut hält sich die W.Nr.1.4841 (Thermax4841), austenitischer, hitzebeständiger Edelstahl, 25%Cr 20%Ni zunderbeständig bis 1150°C. Bei welcher Temperatur der Rost sein Dasein fristet, sieht man mitunter an der Glühfarbe.
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/18040-schutz-f%C3%BCr-den-d%C3%BCsenstein-und-den-feurbetong-aus-fererfestem-edelstahl/&postID=78956#post78956

Rüttler (HKS, HolzgasKontrollSystem oder Holzkohleschubser)

Da die Brennholzfüllung eine sehr multiple Konsistenz haben kann, Hartholz bis Weichholz, Astholz bis Holzbrikett, knorrig bis rund, Scheitholzlänge bis Stapeltechnik, usw., zeigt sich auch unterschiedliches Verhalten bei der Pyrolyse und Verkohlung des Füllkammerinhalts in den verschiedenen Abbrandphasen. Wohlmeinende Kesselhersteller liefern auch immer mindestens einen Schürhaken und einen Schaber mit, damit der glückliche Besitzer was zum stochern und rütteln hat, wenn die Kesselfüllung mal wieder gar nicht in sich zusammenfallen will. Da liegt es nahe, diesen Vorgang automatisch und mit einer geeigneten Mechanik ausführen zu lassen.
Das Bewegen der Füllung, um sie zu verdichten oder Hohlbrand kollabieren zu lassen, erfordert einigen Aufwand, sowohl am Antrieb als auch auf der Steuerungsseite. Tatsächlich lässt erst mit fortgeschrittenem Abbrand der pyrolysebedingte Festigkeitsverlust des Brennstoffs zu, dass Zerkleinerung, Kompaktierung und Konzentration über der Düse erreicht werden können. Bislang ist die Anwendung eines Rüttlerrahmens ähnlich der alten Rüttelroste bekannt. Eine weitere Variante ist eine greiferähnliche Zange, die innen an den beiden Kesselseiten etwa in halber Höhe angelenkt ist und kurze Hübe über dem Zwischenboden in Richtung Düse ausführt. Denkbar wäre auch noch ein dem "Stochern" ähnlicher Eingriff von oben, bei dem die Füllung beispielsweise durch kettenähnliche Mechaniken "niedergeknüppelt" wird.
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/15784-hvs-25-e-geht-in-standardausf%C3%BChrung-ans-feuer-und-wird-modifiziert/&postID=84221#post84221
http://www.holzheizer-forum.de/index.php/Thread/1858-Rütteln-Vibration-gegen-Hohlbrand/?postID=18792#post18792

Breitbandsondennachrüstung

Die von vielen Kesselsteuerungsherstellern immer noch eingesetzte Sprungsonde (LSM11) ist für Kfz und eigentlich gar nicht für Heizkessel konzipiert. Sie ist ein relativ teures Ersatzteil und der Messbereich "konzentriert" sich auf Werte um Lambda = 1. Die Breitbandsonden (LSU4.2 und LSU4.9) sind dank Harald Buß (Lambdasonde) inzwischen die erste Wahl für Lambda-Anzeige und Regelung des Sekluftbedarfs. Die modernere LSU4.9 ist etwas teurer und eher von Kfz-Tunern zu bevorzugen, für den HV genügt die LSU4.2 in jeder Hinsicht.
http://www.lambdacheck.de/funktionsweise.html
http://wiki.holzheizer-forum.de/index.php?title=Lambdacheck
http://wiki.holzheizer-forum.de/index.php?title=Flammtronik
http://www.innovatemotorsports.com/products/MTXL.php
http://www.breitband-lambda.de/produkte.html
http://www.ta.co.at/de/produkte/sensoren/sauerstoffsensor.html

CO-Sondennachrüstung

Greisinger + Figaro

Thermoelement-Module

Der Vigas AGT-Fühler steckt tiefenverstellbar seitlich im Rauchrohrstutzen. Einstecktiefe und Position sind wohl bewusst so gewählt, damit der PT1000-Fühler nicht gegrillt wird, wenn mal die Flammen beim Nachlegen zu heftig durch die offene AHK schlagen. Da sind im Kernstrom gerne mal 400° geboten. Das ist in etwa auch die max-Spezifikation der glasseideisolierten Fühler. Auch dürfte der Lüfterregler der AK auf die in dieser Position gemessenen Temoeraturen abgestimmt sein.
Wer unbedingt die Kernstromtemperatur wissen will, muss wohl zu Thermoelementen greifen. Das ist sinnvoll, wenn man z.B. Loggen will oder gar einen anderen Regler verwendet. Typisch ist eine Signalübergabe an eine UVR mittels eines THEL-Messwandlers. Der THEL mit K-TE ist allerdings auf max.800° beschränkt. Will man höhere Temperaturen wie z.B. in der Brennkammer wissen, sind jedenfalls Messwandler bis 1200° beim TypK erforderlich.

ENDA-TEModul

Türdichtung

Die in einer nahezu rechteckigen Nut eingepresste Dichtschnur (25 x 25 mm, ca. 1,5m) altert und verhärtet über die Jahre. Insbesondere die Füllkammerdichtung die einen Überdruck von 50Pa aufwärts abdichten soll, macht dann im Leckagefall von Rauchgestank bis CO-haltigem (!!!) Qualmaustritt erhebliche Probleme. Hier manifestiert sich der Unterschied zwischen Saugzügler und Drucklüfterkessel recht drastisch. Nachstellen der Türe in den Scharnieren hilft nicht mehr, man muss die nicht eben billige Dichtschnur dann wenden oder besser auswechseln. Verschiedene Verfahren, mit Silikon nachzubessern, werden auch beschrieben.
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/7469-dringend-ofenschnur/&pageNo=1
http://www.holzheizer-forum.de/index.php/Thread/1830-Vigas-Türdichtung/?postID=18372#post18372

Türöffnungswinkel vergrößern

FK- und BK-Türe lassen sich beim Vigas nur max. 100° öffnen. Da der Rahmen für die zweischichtige Türisolation recht tief gebaut ist, hat man mitunter Probleme z.B. sperrige Einbauten wie Seitenturbos in die BK zu schieben. Auch beim Nachlegen ist die rußige und heiße FK-Türe recht nahe am Ellbogen. Es ist mit geringem Aufwand möglich, den Öffnungswinkel der Türen zu vergrößern.
http://holzvergaser-forum.de/index.php?thread/16589-hvs25-lc/&postID=29961#post29961

Hammax