DE3020360A1

DE3020360A1 - Warmwasser-cheminee-einsatz

Info

Publication number: DE3020360A1
Application number: DE3020360A
Authority: DE
Inventors: Hans Bellach Solothurn Odermatt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1980-05-29
Publication date: 1981-11-12
Also published as: DE3020360C2

Description

28. April 1980 RS/kh "Warmwassereinsatζ"

Hans ODERMATT 4512 Bellach

BESCHREIBUNG

Warmwasser-Cheminee-Einsatz

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnützung der Wärme eines Cheminees, bestehend aus einem im Cheminee angeordneten, den Feuerraum mindestens teilweise begrenzenden Einsatz mit einem Hohlboden und einer hohlen Rückwand, in welchen Wasser zirkuliert.

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Aus der CH-PS 610.086 ist ein Cheminee-Einsatz bekannt, welcher aus drei Gusselementen besteht, nämlich einem Boden mit Deckel und Rost und einer hohlen Rückwand mit horizontalen Rillen zur Vergrösserung der Wärmeaustauschflache. Dieser Einsatz ist dazu bestimmt, in bestehenden offenen Cheminees die Flamme und die heissen Rauchgase zur Erzeugung warmer Luft auszunützen. Die durch einen Ventilator in den Innenraum des Einsatzes eingeblasene Raumluft durchströmt zuerst die eine Hälfte des Hohlbodens, dann U-förmig die hohle Rückwand und schliesslich die andere Hälfte des Bodens, von wo sie in erwärmtem Zustand in den Wohnraum abgegeben wird.

Aehnliche Einsätze sind bekannt, bei welchen statt Luft Wasser im Innenraum zirkuliert. Das Wasser wird über ein getrenntes Rohrleitungssystem zugeführt bzw. nach aussen geführt, um z. B. einen Radiator oder einen Speicher für Gebrauchswasser zu erwärmen.

Mit den bekannten Einsätzen gelingt es, den üblicherweise schlechten Wirkungsgrad eines offenen Cheminees

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beträchtlich zu erhöhen. Durch gezielt konstruktive Massnahmen könnte aber die Leistung solcher Einsätze weiter verbessert werden. Die Erfindung stellt sich nun zur Aufgabe, dieses Ziel zu verwirklichen.

Die Vorrichtung für die Wärmeausnütζung soll eine grössere Heizleistung aufweisen als bekannte Einsätze., damit die Wärme des Cheminees.optimal ausgenützt werden kann. Sie soll einfach konzipiert sein und problemlos auch nachträglich in bestehende Cheminees eingebaut werden können, ohne dass dazu besondere bauliche Aenderungen notwendig werden.

Erfindungsgemäss wird dieses Ziel so erreicht, dass an der dem Feuer zugekehrten Fläche der Rückwand Lamellen vorgesehen sind, die sich im wesentlichen von unten nach oben und nach aussen erstrecken, und dass im Innenraum des Einsatzes Trennwände angeordnet sind zur Begrenzung von inneren und äusseren wasserführenden Hohlräumen bzw. Kanälen, die miteinander in Verbindung stehen.

Die Lamellen sind zweckmässigerweise strahlenförmig an der Rückwand angeordnet. Sie zwingen so die Flammen und die Rauchgase, sich nach oben

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fächerförmig zu erweitern. Dadurch bestreichen sie einen grossen Teil der Rüclwandoberf lache und erbringen eine grosse Heizleistung= ;

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mindestens der obere Teil der Rückwand leicht nach vorne geneigt, was das Auseinanderreissen des Feuers -noch begünstigt. '·

Die Hohlräume und Kanäle im Innern des Einsatzes sind zweckmässigerweise so angeordnet, dass das zufliessende Wasser zuerst die kühleren seitlichen Zonen des Bodens und der Rückv/and durchströmt und dann nach fortschreitender Erwärmung in die heisseren mittleren Zonen des Einsatzes gelangt»

Nachstehend wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Cheminee-Einsatzes,

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Fig. 2 eine Seitenansicht des Cheminee-Einsatzes gentäss Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Cheminee-Einsatz gemäss Fig· 1, ■

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Boden des Cheminee-. Einsatzes bei entfernter oberer Bodenabdeckung, und

Fig. 5 eine Vorderansicht auf die Rückwand des Cheminee-Einsatzes bei entfernter vorderer Rückwandabdekkung.

Der in den Figuren dargestellte Cheminee-Einsatz ist dazu bestimmt, in ein offenes Cheminee hineingestellt zu werden, um dessen Wärme besser auszunützen. Er begrenzt dabei den Feuerraum mindestens hinten und unten. Der Einsatz besteht im wesentlichen aus einem plattenförmigen Hohlboden 1 und einer hohlen Rückwand 2, wobei der untere Teil 3 der Rückwand 2 senkrecht zum Boden 1 angeordnet ist, währenddem

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der obere Teil 4, ab etwa einem Drittel der Rückwandhöhe, etwas nach vorne geneigt ist, um eine gute Heizwirkung mit Abstrahlung zu erzielen. Der Neigungswinkel α des Oberteils 4 beträgt etwa 10° bis 30° gegenüber der Senkrechten,

Der Boden 1 und die Rückwand 2 sind aus Stahlblech doppelschalig zusammengeschweisst zur Bildung des inneren Hohlraumes, in dem Wasser für den Wärmetransport zirkulieren kann. Im Boden 1 ist eine quadratische Oeffnung 5 für den Rost 6 der Feuerstelle ausgespart. Bei anderen Ausführungsformen könnte der Einsatz auch aus Gusselementen hergestellt sein.

In der vorderen Randzone 7 des Bodens 1 sind seitlich zwei nach unten ragende Stutzen 8, 9 zum Anschliessen der Vor- und Rücklaufleitungen für das Wasser vorgesehen. Auf der dem Feuer zugekehrten Oberfläche der Rückwand 1 sind Stahllamellen 10 aufgeschweisst, die einerseits eine Vergrösserung der Wärmeübertragungsfläche der Rückwand bewirken und die andererseits zur Führung der Flammen bzw. der Rauchgase dienen. Diese Lamellen 10 sind in Gruppen strahlen-

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förmig angeordnet, wobei ihre Abstände sich von unten nach oben erweitern. Der Mittelpunkt der radial nach aussen und nach oben gerichteten Lamellen 10 befindet sich etwa auf der Höhe des Hohlbodens 1. Durch benachbarte Lamellen 10 werden sich nach oben vergrössernde Kanäle 11 gebildet. Mittels der Lamellen 10 bzw. der Kanäle 11 wird erreicht, dass die Flammen bzxtf. die heissen Rauchgase fächerartig auseinandergerissen werden und einen grossen Anteil der Rückwandoberfläche bestreichen, so dass die Wärmeabgabe des Feuers an die Rückwand sehr gross ist.

Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, nimmt die Breite der Lamellen 10 des Rückv/andoberteils 2 keilförmig nach oben zu, wodurch sich die Kanäle 11 entsprechend stetig nach oben vertiefen. Um einen guten Wärmedurchgang von den Lamellen auf die Rückwand 2 zu erhalten, sind sie beidseitig an der Rückwand angeschweisst.

Die Rücktvand weist oben eine Muffe 12 für die Entlüftung auf sowie beidseitig je ein Einsatzrohr 13, damit die Thermostatfühler eines nicht näher dargestellten Ueber-

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wachungsgerätes links oder rechts eingebaut werden können.

Wichtig für den hohen Wirkungsgrad des Chemine'e-Einsatzes ist auch die richtige Führung des Wassers. Grundsätzlich soll das zuströmende Wasser in den kühleren seitlichen Bereichen des Bodens und der Rückwand fliessen und dann nach fortschreitender Erxtfärmung im Innern der Rückwand bzw« des Bodens in den heisseren Bereichen des Einsatzes •zurückfliessen. Dazu sind im Boden und in der Rückwand Trennwände, Stege und Rippen eingebaut, um die gewünschte ICanalisierung zu erreichen.

Der Boden 1 ist durch die voll versciweissten Hauptstege 14 in einen innerenj> die Rostöffnung 5 umhüllenden Hohlraum 15 und einen äusseren, den inneren Hohlraum auf drei Seiten umgebenden Hohlraum 16 unterteilt. Die Rückwand 2 weist einen voll verschweissten Mittelsteg 17 au£₉ der den Rückwandinnenraum halbiert und nur oben einen kleinen Entlüftungsschlitz 18 aufweist j der die beiden Halbräume miteinander verbindet ο Die beiden Halbräume sind nochmals in Längsrichtung unterteilt, und zwar mittels der beiden Trenn-

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wände 21. Dadurch entstehen in der Rückwand 2 zwei äussere Kanäle 22 und zwei innere, einander benachbarte Kanäle 23.

Das zuströmende kühle Wasser fliesst über den Eingangsstutzen 8 (in den Zeichnungen links) in den äusseren Bodenhohlraum 16 und strömt dann in den beiden seitlichen Rückwandkanälen 22 aufwärts, wobei es sich stetig erwärmt. Die oberen Enden der seitlichen Kanäle 22 stehen mit den inneren Kanälen 23 in Verbindung, so dass das Wasser durch die letzteren wieder nach unten fliessen kann, wobei es sich in der heisseren, mittleren Zone der Rückwand 2 weiter erwärmt. Das erwärmte Wasser gelangt schliesslich in den inneren Bodenhohlraum 15, wo es durch die Leitrippen 24 gleichmassig verteilt wird.

Der mit dem inneren Bodenhohlraum 15 in Verbindung stehende, im Querschnitt rechteckige Rohrausgang 25 führt diagonal nach aussen. Er ist doppelwandig ausgebildet, voll verschweisst und mit Stein- oder Glaswolle 26 gegenüber dem kühleren Wasser im äusseren Bodenhohlraum 16 isoliert. Der Wasserablaufstutzen 9 (in den Zeichnungen rechts) mündet in den Rohr-

ausgang 25.

Es wäre auch möglich, die Hauptstege 14 doppelwandig auszubilden und ebenfalls zu isolieren, um auch hier eine optimale Trennung des Vorlaufwassers vom Rücklaufwasser zu erhalten.

Um den Strömungsweg des Wassers zu verlängern und dessen Wärmeaufnahme zu erhöhen, hat es sich als zweckmässig erwiesen, in den Kanälen und Hohlräumen Umlenkbleche 27 derart anzuordnen, dass sie abwechslungsweise von der einen bzw. der anderen Kanal- oder Hohlraumseitenwand in das Wasser hineinragen und dieses zu einer mäanderförmigen Strömung zwingen.

Der vorbeschriebene Cheminee-Warmwassereinsatz bildet zusammen mit dem Steuer- und Ueberwachungsgerät eine Einheit, die für drei verschiedene Einsatzbereiche konzipiert ist: für den Anschluss an einen Solarboiler; als Ergänzung zu einer Elektrospeicherheizung oder als Zusatzheizung zu einem bestehenden Elektroboiler. Selbstverständlich sind

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auch Kombinationen mit anderen Heizsystemen möglich. Das Steuer- und Ueberwachungsgerät übernimmt die Schaltfunktionen, meldet die Betriebsbereitschaft und gibt ein optisches und akustisches Signal, falls irgendwo einmal eine Störung vorkommen sollte.

Der Einsatz lässt sich als kompakte Einheit, problemlos und ohne besondere bauliche Massnahmen in ein bestehendes Cheminee nachträglich einbauen. Bei der Neuerstellung eines Cheminees wird der Einsatz zweckmässigerweise bis zu den Lamellen eingemauert, wobei die Rückwand und der Boden isoliert werden zur Vermeidung von Wärmeverlusten.

Der Einsatz hat einen Wasserinhalt von ca. 25 1 und wird mit 8 atü abgepresst. Bei einem Holzverbrauch von 6 bis 10 kg/h beträgt die Heizleistung 6000 bis 10000 kcal/h.

Claims

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28. April 1980 RS/kh "Warmwassereinsatζ"

Hans ODERMATT 4512 Bellach

PATENTANSPRUECHE

1.) Vorrichtung zur Ausnützung der Wärme eines Cheminöes, bestehend aus einem im Cheminee angeordneten, den Feuerraum mindestens teilweise begrenzenden Einsatz mit einem Hohlboden und einer hohlen Rückwand, in welchen Wasser zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Feuer zugekehrten Fläche der Rückwand (2)' Lamellen UO) vorgesehen sind, die sich im wesentlichen von unten nach oben und nach aussen erstrecken, und dass im Innenraum des Einsatzes Trennwände (14, 17, 21) angeordnet sind zur Begrenzung von inneren und äusseren wasserführenden Hohlräumen (19, 20) bzw. Kanälen (22., 23), die miteinander in Verbindung stehen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lamellen (10) strahlenförmig von unten nach oben erstrecken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der obere Teil (4) der Rückwand (2)
leicht nach vorne geneigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein unterer Teil (3) der Rückwand (2) senkrecht zum Boden (1) angeordnet ist, und dass der obere Teil derselben (4) ab etwa einem Drittel der Rückwandhöhe um einen Winkel (α) von 10° bis 30° nach vorne geneigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hinteren Ränder der Lamellen (10) beidseitig an der Rückwand (2) angeschweisst sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (10) in Gruppen an der Rückwand (11)

angeordnet sind, wobei mindestens die Breite der Lamellen (10) der obersten Gruppe nach oben zunimmt, derart, dass die durch benachbarte Lamellen C10) gebildeten, rauchgasführenden Kanäle (11) sich nach oben und nach aussen stetig erweitern und vertiefen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (1) durch Hauptstege (14) in einen inneren (15) und einen diesen umgebenden, äusseren Hohlraum (16) unterteilt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückwand (2) durch einen Mittelsteg (17) in zwei Hohlräume unterteilt ist, und dass jeder dieser Hohlräume mittels je einer Trennwand (21) in einen äusseren (22) und einen inneren (23) wasserführenden Kanal unterteilt ist.

9ο Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Enden der benachbarten äusseren und inneren Kanäle (22, 23) miteinander in

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Verbindung stehen, und dass die unteren Enden der äusseren und inneren Kanäle (22, 23) in den äusseren bzw. in den inneren Bodenhohlraum (16 bzw. 15) münden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kanälen (22, 23) und Hohlräumen (15, 16) Umlenkbleche (27) angeordnet sind, um den Strömungsweg des Wassers zu verlängern.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangsstutzen (8) für den Wasservorlauf in den äusseren Bodenhohlraum (16) mündet, dass ein mit dem inneren Bodenhohlraum (15) in Verbindung stehender Rohrausgang (25) diagonal nach aussen führt, und dass ein Ausgangsstutzen (9) in diesen Rohrausgang (25) mündet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrausgang (25) doppelwandig ausgebildet ist und gegenüber dem äusseren Hohlraum (16) isoliert ist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstege C14) doppelwandig ausgebildet und isoliert sind,,

14» Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstege (14) und der Mittelsteg (17) beidseitig dicht mit dem Einsatz verschweisst sind =

15« Vorrichtung nach Anspruch 14_S dadurch gekennzeichnet,

dass am oberen Ende des Mittelsteges (17) ein Lüftungs-. schlitz (18) ausgespart ist.

ο Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt der sich radial erstreckenden Lamellen (10) etxua auf der Höhe des Hohlbodens (1) liegt.

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