DE2600104A1

DE2600104A1 - Kombinierte kaminabdeckung und heizvorrichtung

Info

Publication number: DE2600104A1
Application number: DE19762600104
Authority: DE
Inventors: Rex Merrill Brown
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-01-02
Filing date: 1976-01-02
Publication date: 1976-07-08
Also published as: SE7514186L; GB1535309A; DE2600104C3; FR2296814A1; CA1071962A; SE408469B; DK571075A; NL7515057A; SE7510810L; SE409502B; DE2600104B2

Description

BLUMBACH - V/ES.-Ht'-i - BtRo^N⁸ .>S..m\1ER ZWiRMER - HiRCCH

PATENTANWÄLTE IM MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Palenlconjuli 8 München 60 R.iJ.-TkestraOe-13 Tcli?i-j;i (089) 8856Oi /8SÜ0-1 Telex 05 -212313 Postadresse Wiesbaden: Paienlconsult 62 Wiesbaden Soi'nenberger Straße Ai ΙιΊ'Ίοη (U6121) 5OiViJ/$61998 Μυχ CM-186237

Rex Merrill Brown
Smithfield (Utah) USA

.Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung zum Einbau in einen gegebenenfalls vorhandenen Kamin.

Als Wohnungsheizung stellt bekanntlich der Kamin als solcher ein ineffektives Mittel zur Raumheizung dar,, da der Großteil der erwärmten Konvektionsstrorae den Schlot hinauf gehen_f so daß nur die Wärmestrahlung des Feuers als hauptsächliche Wärmequelle der Raumheizung in Betracht kommt. Vorrichtungen zur Ergänzung der Wärmeabgabefähigkeit eines Kamins sind in den USA eingeführt worden. Diese Vorrichtungen nehmen die Form von Hohlgliedern an, welche dem Feuer des Kamins direkt ausgesetzt sind, und es wird Luft aus dem Raum entweder durch ein Gebläse oder durch Wärmekonvektion entnommen« in dem Hohlgliedern erhitzt und dann in den Raum entlassen. Viele dieser Vorrichtungen sind in

München: Kramer · Dr. Weser · Kirsch —Wiesbaden: ßlumbacli ■ Dr. Bergen · Zwirner

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Form von Kamingitter oder -roste ausgeführt, wobei die Hohlglieder den Brennstoff stützen und in direktem Kontakt mit diesem sind. Die Hohlglieder oder Roste unterliegen also der maximalen Hitze des Feuers und korrodieren so rasch, selbst wenn sie aus relativ dickwandigeia Rohmaterial hergestellt sind. Ferner ist die aus diesen rostartigen Vorrichtungen stammende Luft gewöhnlich gefährlich heiß, und auch Bauteile in der Nähe dieser Roste unterliegen ebenfalls solch hohen Temperaturen in der Nähe der Auslaßöffnung, so daß schwerwiegende Verbrennungen auftreten können, wenn diese Bauteile berührt werden, und schließlich können die Bauteile selbst Hitzeschäden erleiden. Aus diesen und anderen Gründen besteht die Tendenz der Kurzlebigkeit und Reparaturanfälligkeit dieser Art von Vorrichtungen. Rostartige Vorrichtungen der beschriebenen Art sind in den US-Patentschriften 2 828 078, 3 001 521, 3 452 737 und 3 635 211 beschrieben.

Eine v/eitere Klasse von in den USA kürzlich benutzten Vorrichtungen zur Verbesserung der Wärmeabgabe eines Kamins ist zum Einbau in den Kamin währenddessen ursprünglicher Errichtung vorgesehen. Obwohl Vorrichtungen dieser Art in vielen Fällen sich als zufriedenstellend herausstellen können, besteht ein offenkundiger Nachteil darin, daß diese Vorrichtungen nicht für dio große Anzahl der Fälle anpassbar sind, bei denen der infrage stehende Kamin bereits fertig hergestellt ist. Eine spätere Installation von derartigen

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Vorrichtungen n^ht 2CiWO-¹Vr-IiCh die Wiedererrichtung eines Großteils des vorhandene». Kamin« erforderlich, was im allgemeinen bei SoIc)I-:π Anvcndungen als nicht zufriedenstellend angesehen werden .kann. Vcrrichtimgen dieser Art sind beispielsweise in elf;;,» üS-Patentschriiten 1 706 142, 1 766 601, 2 120 977 und 2 296 354 sowie den britischen Patentschriften 4 445 und 739 793 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Kaininabdeckung und Heizvorrichtung zu schaffen, die leicht und rasch an einen vorhandenen Kamin eingebaut werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen des Hauptanspruchs gelöst, Die Untoransprüche beziehen sich auf zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Die kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung hat vorzugsweise das Aussehen einer bekannten Karainhaube und dient gleichzeitig auch zu diesem Zweck. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß in der kombinierten Kaminabdeckung und Heizvorrichtung ein großes Volumen erwärmter Luft vorgesehen ist, die mit relativ niedriger Auslaßgeschwindigkeit abgegeben wird, wobei ferner die inneren Bauteile, und insbesondere der Lüftermotor, von der aus dem Raum angesaugten Luft gekühlt werden, wobei ferner das von aussen erreichbare freie Haubenteil kühl ist und damit berührt

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werden kann, in welchem ferner die Wärmetauscherbauteile vom direkten Kontakt mit dem im Kamin brennenden Brennstoff weggerückt sind, und wobei schließlich ein wirksamer Umlauf erwärmter Luft innerhalb des Raumes gewährleistet ist.

Die Erfindung weist im wesentlichen eine Kombination einer ornamentalen Kaminhaube und einer Umwälzluft-Wärineeinheit. auf. Die Haube liegt in der Form eines länglichen Gehäuses vor, in welchem ein Lüfter untergebracht ist. Das Gehäuse ist ferner mit einer Einlaßöffnung für Kühlluft und mindestens einer Auslaßöffnung für Warmluft ausgestattet. Ein Wärmetauscher in der Form einer U-förmigen Leitung, vorzugsweise mit rechteckförmigem Querschnitt, geht von dem Gebläse durch eine rückwärtige Wandung des Gehäuses aus, erstreckt sich in der Art einer Konsole über das Feuer, kehrt durch die Wandung des Gehäuses zurück und ist mit der Auslaßoffnung verbunden. Das Gehäuse weist Halter auf, um dieses und die Wärmetauscher als eine zusammengesetzte Einheit an dem Kaminsturz des vorhandenen Kamins zu tragen. Die Halter sind vorzugsweise in der Nähe des Schwerpunktes, von vorne nach rückwärts gesehen, der kombinierten Einheit, um die Montageoperation zu erleichtern. Beim Zusammenbau an dem Kamin wird das Gehäuse außerhalb der Feuerstelle getragen.

Ein in dem Gehäuse untergebrachter Thermostat schaltet

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den Lüftermotor nui dann ein, wenn die Temperatur innerhalb der Feuerstille einen vorbestimmten Pegel erreicht hat, so daß kalte Lv=it nicht in den Raum entlassen wird. Da das Gehäuse selbst die einzige Verbindung zwischen dem Gebläse und der Einlaßöffnung ist, hat die durch die Einlaßöffnung eintretende kühle Luft das Bestreben, innerhalb des Gehäuses zu zirkulieren, bevor es in den Lüfter eintritt, so daß das Gehäuse selbst und alle darin untergebrachten Bauteile gekühlt werden, einschließlich des Lüftermotors. Nachdem die Luft über dem Feuer erwärmt worden ist, wird sie in den Raum durch die Auslaßöffnung mit niedriger Geschwindigkeit im warmen aber noch nicht heißen Zustand entlassen. Dsr rechteckförmige Querschnit des Wärmetauschers, welcher zur Zeit bevorzugt wird, stellt einen innigen Kontakt zwischen der äusseren Oberfläche des Wärmetauschers und den warmen, sich vom Feuer erhebenden Konvektionsströmen her. Dieser Kontakt fördert einen im wesentlichen gleichförmigen Wärmeübergang und eine allmähliche aber wirksame Erwärmung einer großen Luftmasse innerhalb des Wärmetauschers. Vorzugsweise sind die Wärmetauscherleitungen relativ weit, um maximalen Kontakt zwischen der zu erwärmenden Luft und dem inneren Boden des oder der Wärmetauscher zu fördern. Daher kann ein großes Luftvolumen hindurchgelangen und in den Raum als Strom niedriger Geschwindigkeit und nicht als Strahl hoher Geschwindigkeit entlassen werden.

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Die Lufteinlaß- und Auslaßöffnungen sind vorzugsweise so im Gehäuse angeordnet, daß die erwärmte Luft in dem zugeordneten Raum in einer Richtung entgegengesetzt zur normalen Wärmekonvektion zirkuliert. Im einzelnen ist die Einlaßöffnung in dem Gehäuse oberhalb der Auslaßöffnung angeordnet, vorzugsweise die Einlaßöffnung auf einer Gehäuseoberseite und zwei Auslaßöffnungen in einer Frontseite auf entgegengesetzten Seiten der Einlaßöffnung, in Längsrichtung des Gehäuses gesehen. Die erwärmte Luft wird bei den Auslaßöffnungen nach unten gerichtet, und zwar unter die kühle Luftschicht am Boden, so daß die Luft durch den Raum in Kreisform zirkuliert. Da die kühlere Luft nach oben durch die Warmluft verdrängt wird, wird diese an der Einlaßöffnung von der Heizvorrichtung aufgenommen und infolge der Zone verminderten Druckes vor der Feuerstelle unmittelbar oberhalb der Haube - wegen der Saugwirkung des Gebläses - angesaugt.

Die gesamte Vorrichtung ist aus leichtem Material hergestellt. Der Wärmetauscher ist aus relativ dünnem Blech hergestellt und durch eine hochtemperaturfeste, unempfindliche Farbe geschützt, die nicht nur der Korrosion widersteht, sondern auch die Wärmeleitung fördert. Da der Wärmetauscher der Erfindung nicht den so harten Umweltbedingungen der rostartigen Wärmeaustauscher unterliegt, kann dünnes leichtgewichtiges und deshalb billiges Material verwendet v/erden. Da außerdem die gesamte Vorrichtung in

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einer relativ kühlen Umgebung arbeitet und warme und nicht heiße Luft entläßt, sind Reparaturarbeiten selten notwendig und Hitzebeschädigungen sind beinahe gänzlich ausgeschlossen.

Die neuen Merkmale der Erfindung sind im einzelnen in den Ansprüchen aufgeführt. Die Erfindung selbst mit ihrer Aufgabenstellung, ihren Vorteilen und Maßnahmen wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer kombinierten Kaminhaube und Heizvorrichtung gemäß Erfindung, eingebaut in einem typisehen Kamin;

Fig. 2 eine Ansicht von oben der Vorrichtung nach Fig. 1, wobei einige Teile weggebrochen sind, um das Innere des Gehäuses zu zeigen;

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung

nach Fig. 1, eingebaut in einem Kamin, der im vertikalen Schnitt dargestellt ist, um die Anordnung der Vorrichtung relativ zu dem Kamin und der Feuerstelle

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besser zu demonstrieren;

Fig. 5 einen vertikalen Schnitt entlang der Linie 5-5 nach Fig. 2;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung von

auseinander gezogenen Teilen der neuen Vorrichtung;

Fig. 7 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 4

und

Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen der Stromausbildung der erhitzten Luft, wie diese um zwei Wärmetauschergeometrien fließt.

Es wird Bezug auf die Figuren genommen. Die zur Zeit bevorzugte Ausführungsform 20 der kombinierten Kaminhaube und Heizvorrichtung gemäß Erfindung ist an dem Kaminsturz 22 eines konventionellen, vorhandenen Kamins 24 (Fig.1, 4 und 7) befestigt. Die Vorrichtung 20 weist eine Kaminhaube 26 auf, die als längliches Gehäuse ausgebildet ist und

Gehäuse trennbare frontseitige und rückwärtige teile 28, 30 (Fig. 6) aufweist. Das Vorderteil 28 weist eine oberseitige Wand 32, eine Frontwand 34 und eine Schrägwand 36 auf, die an ihren Längsrändern die oberseitige Wand 32 mit der frontseitigen Wand 34 verbindet. (Die Richtungsangaben beziehen sich auf die montierte Lage der Vorrichtung an einem Kamin) Entlang der Ränder der Wände 36, 34 erstrecken sich Seitenwände 38 schräg nach außen und unten, ausgehend von der oberseitigen Wand 32. Entlang dem rückwärtigen Rand der

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Wand 32 erstreckt sich ein nach unten reichender Flansch 40. Die Bodenränder der Seitenwände 38 und der Frontwand 34 enden in nach oben gebogenen Flanschen 42 bzw. 44. Das rückwärtige Gehäuseteil 30 weist eine Rückwand 46 und eine Bodenwand 48 mit einem sich nach unten wendenden Flansch 50 entlang des vorderen Randes auf. Im zusammengebauten Zustand der Haube 26 paßt das Vorderteil 28 über das rückwärtige Teil 30, wobei der Flansch 50 in den Schlitz eingreift, der zwischen dem Flansch 44 und dem angrenzenden Teil der Wand 34 gebildet wird. Eine Mehrzahl von Blechschrauben 52 dienen zum Zusammenhalt der beiden Gehäuseteile 28, 30 und erstrecken sich durch entsprechende Bohrungen 54 der Rückwand 46 in Bohrungen 56 des Flansches 40. Mit Bezug auf Fig. 7 beispielsweise wird darauf hingewiesen, daß, von der Seite einer zusammengebauten Vorrichtung aus gesehen, die rückwärtigen Ränder der Seitenwände 38 kurz vor der rückwärtigen Wand 46 endigen, so daß ein schmaler Spalt 58 zwischen den jeweiligen Enden freigelassen ist. Der Zweck dieses Spaltes wird später erläutert.

Ein Dekorationsstreifen 60 erstreckt sich in Längsrichtung der Haube 26 an der Biegestelle zwischen den Wänden 34, 36 und wird durch eine Mehrzahl vonBefestigungsmuttern 62 im Zusammenhang mit nicht dargestellten Schrauben gehalten. Eine Stange 64 (Fig. 3 und 5) ist in entsprechenden nicht dargestellte Bohrungen des Flansches 42 eingefügt und trägt einen bekannten Kaminschirm 66. Der Schirm'

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66 wird mittels eines Griffs 68 und nicht dargestellten Zugkabeln be-ütigt. Eine Einlaßöffnung 70 und zwei Auslaßöffnungen 72, 74 sind in dem Gehäuseteil 28 der Haube 26 untergebracht, d.h., in dem Teil der Haube, welche sichtbar ist und berührt werden kann. Im einzelnen ist die Einlaßöffnung 70 im wesentlichen in der Mitte der Oberseite 32 untergebracht und die Auslaßöffnungen 72, 74 sind auf entgegengesetzten Seiten zur Einlaßöffnung 70 in der Längswand 34 untergebracht. Die Einlaßöffnung 70 und die Auslaßöffnungen 72, 74 können jeweils eine Mehrzahl von Richtungsschlitzen aufweisen, die in die zugehörigen Wände 32 während der Fabrikation des Haubenteils 28 hergestellt werden, es können auch getrennte Luftschlitzplatten vorgesehen werden, wie in denZeichnungen dargestellt, die mit Blechschrauben 76 über entsprechende Aussparungen in den zugeordneten Wänden befestigt sind.

Zwei im großen und ganzen U-förmige Wärmetauscherleitungen 80, 82 werden von der Haube* 26 getragen und weisen jeweilige erste Enden 84, 86 auf, die an der Rückwand 46 in Überdeckung mit entsprechenden Öffnungen in der Wand endigen und dort befestigt sind. Die Leitungen 80, 82 besitzen jeweilige zweite Enden 88, 90, die sich durch entsprechende öffnungen in der Wand 46 hindurch erstrecken und dort befestigt sind. Ein sich erweiterndes Mündungsstück 92 besitzt eine Einlaßöffnung, die über das Leitungsende 88 geschoben ist, und einen Auslaß,? der die Auslaßöffnung 72

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überdeckt. Zwei seitliche Lappen 96 erstrecken sich von dem Rand der Vorderwand des Mundstückes 92 nach außen und weisen entsprechende Bohrungen 96 auf, in denen die Luftschlitzbefestigungsschrauben 76 eingreifen. Eine Sicke 98 (Fig. 5) erstreckt sich von der Oberseite des Mundstückes 92 nach unten und greift in das innere Leitungsende 88 ein, um das Mundstück auf dem rückwärtigen Gehäuseteil 30 in richtiger Lage zu halten, bevor das Frontgehäuseteil 28 angebaut ist. Ein zweites Mundstück 100, identisch mit dem Mundstück 92, verbindet das Leitungsende 90 mit der Auslaßöffnung 74. Auf diese Weise sind die Wärmetauscher-Leitungen 80, 82 in offener und gemeinsamer Verbindung mit der Einlaßöffnung 70 über das von der Haube 26 gebildete Gehäuse und verbinden die Einlaßöffnung mit den jeweiligen Auslaßöffnungen 72, 74.

Eine Stütze 101 ist zwischen den Leitungsenden 84, 86, nach innen oder rückwärts von der rückwärtigen Wand 46 aus gesehen, durch Schweißen oder eine andere Befestigungsart befestigt, um dieLeitungen im bestimmten Abstand voneinander zu halten, und auch um einen steifen Rahmen durch die Teile 46, 84, 86 zu bilden, der die rückwärtige Wand 46 stützt. Es wurde festgestellt, daß ohne die Stütze 101 die Erhitzung der Leitungen und deren abgestrahlte Wärme die rückwärtige Wand 46 dazu bringt, bei schweren Betriebsbedingungen sich zu verwerfen und auszubeulen. Zwischen den Leitungsenden 84, 86 ist genügender Zwischenraum zum Durchtritt

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eines Kaminklappen-H;-bels odor -kette (nicht dargestellt). Die Mundstücke 92, 100 sind so ausgelegt, daß die erwärmte Luft nach unten in den Raum abgegeben wird, und zwar in einem so berechneten Winkel, daß die v/arme abgegebene Luft den Raumboden bei etwa zwölf Fuß oder dreieinhalb Metern von der Wandung des Kamins aus trifft. Die nach unten gerichteten Mundstücke 92, 100 bewirken in Kombination mit der Anordnung der Auslaßöffnungen 72, 74 in der Frontwand 34' und der Einlaßöffnung 70 in der oberen Wand 30 eine Luftumwälzströmung in dem Raum entgegengesetzt zur normalen Konvektionsströmung von erhitzter Luft, d.h., die erhitzte Luft wird nach unten unter die kühle Luftschicht am Boden geblasen, wie durch die von den Auslaßöffnungen 72, 74 ausgehenden Teilen 102 (Fig. 4) dargestellt. Da die kühlere Luft nach oben infolge der Warmluft verdrängt wird, wird vornehmlich solche Kühlluft in die Heizvorrichtung beim Einlaß 70 angesaugt, wobei eine durch Pfeile 104 dargestellte Strömung in der Saugzone des Gebläses entsteht.

Die oben beschriebene bevorzugte Anordnung der Einlaß- und Auslaßöffnungen hat außerdem nur eine minimale Auswirkung auf die natürliche Auslegung des Kamins. Bei einem typischen häuslichen Kamin führt bekanntlich die Bewegung der Konvektionsströme und der Abgase durch den Rauchfang bekanntlich dazu, daß Luft aus dem Raum angesaugt wird, und zwar auch aus dem Bereich leicht oberhalb und unterhalb des Kaminsturzes tu die Feuerstelle. Die Wirkung dieses

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natürlichen Zuges ist durch Pfeile 106 in Fig. 4 dargestellt. Die Anordnung der Ansaugöffnung 70 in der Vorderwand 34 oder noch schlechter in der Bodenvrand 48 würde infolge der Saugdrücke des Gebläses nicht nur Luft aus dieser natürlichen Strömung abziehen, sondern auch dazu führen, daß Rauch der Feuersteile in die Haube 26 gesaugt wird, und dieser Rauch würde nach Erhitzung in den Raum geblasen werden.

Ein Gebläse 108 mit zwei Zentrifugal- oder Käfigläufer-Lüfter 110 und 112 und einem Gebläsemotor 114 wird von der Wand 46 innerhalb der Haube 26 gehalten und die jeweiligen Auslässe der Lüfter 110 und 112 fluchten zu den Leitungsenden 84, 86. Durch die Öffnung 70 eintretende Kaltluft strömt deshalb durch den Innenraum der Haube und kühlt sowohl die Haubenwände als auch die darin untergebrachte Bauteile, speziell den Motor 114. Die Kühlung der Haubenwände wird durch die erwähnten Schlitze 58 in den jeweiligen Seiten der Haube 26 verbessert, weil diese Schlitze zusätzliche Einlaßöffnungen darstellen, welche einen kleinen Luftzug ermöglichen, in die Haube entlang der Haubenwände zu dem mittig angeordneten Gebläse gesogen zu werden. In der Praxis können die Schlitze in der Größenordnung von 3 mm se_;in, so daß nur ein geringer Prozentsatz der gesamten angesogenen Luft auf diesem Wege in die Haube gelangt, beispielsweise in der Größenordnung von 5 %t während der Rest von 95 % über die Haupt-

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einlaßöffnung 70 angesaugt wird. Diese zusätzlichen kleinen Einlaßöffnungen sind in der normalen Einrichtung seitlich jenseits der Seitenwände der Kaminöffnung angeordnet und haben deshalb, wie die Öffnung 70, nicht das Bestreben, Rauch aus der Feuerstelle anzusaugen oder die natürliche Konvektionsströmung zur Feuerstelle hin zu stören. In einer betriebenen Ausführungsform der Erfindung bewegte das Gebläse 108 die Luft durch die Wärmetauscher 80, 82 in-einer Geschwindigkeit von ungefähr 4250 l/min.

Die beschriebene zweistückige Ausbildung der Haube 26 trägt auch dazu bei, daß das äussere oder Fronthaubenteil 28, mit welchem eine Berührung möglich ist, auf einer sicheren Temperatur gehalten wird. Der untere Teil der rückwärtigen Wand 46 und die Bodenwände 48 sind direkter Bestrahlung des Feuers ausgesetzt und können deshalb heiß werden. Im Zusammenhang mit den zur Zeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie beschrieben, ist der Kontakt zwischen dem Flansch 40 und der rückwärtigen Wand 46 tendenziell im Bereich der Schrauben 52 konzentriert, wobei eine Luftschicht den Flansch und die Wand bezüglich der Restlänge der Haube trennt, so daß der Wärmeübergang zwischen der rückwärtigen Wand 46 und dem Fronthaubenteil 28 minimal ist. In ähnlicher Weise führt die Anordnung des in eine Nut eingreifenden Flansches zwischen den Teilen 44, 50 nicht zu einer innigen Verbindung der Bodenwand 48 mit der Frontwand 34, so daß auch hier der Wärme-

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übergang verzögert wird. Es versteht sich, daß dieser Wärmeübergang noch weiter rl:·durch behindert werden kann, daß eine Isolierschicht entlang der Innenseite oder der Außenseite der rückwärtigen Wand 46 angebracht wird. Ferner können die ausseren Oberflächen der Wände 46, 48 mit einem geeigneten Material beschichtet oder bedeckt werden, beispielsweise einer laminierten Wand aus Aluminiumfolie und Asbest, wobei die Strahlung des Feuers reflektiert wird, · falls erwünscht, wobei die Wärmeübertragung auf die Haube als ganzes minimal gehalten wird. Ein thermostatischer Schalter 116 (Fig. 2) sitzt auf der rückwärtigen Wand 46 zwischen den Leitungsenden 84, 86 und in großer Nähe zu diesen und ermöglicht, daß die Luft der Feuerstelle 24 eine vorbestimmte Temperatur erreicht, bevor der Motor 114 anläuft. Dies verhindert eine zu frühzeitige Zirkulation und die Abgabe von kalter Luft in den Raum.

Die Lage des Gebläses 108 innerhalb der Haube 26, wodurch Luft durch die Leitungen 80, 82 gedrückt und nicht angesaugt wird, ergjrt einen weiteren Vorteil in einer Situation, wenn, begünstigt durch die Hitze, die Korrosion ein Loch in eine der Leitungen gefressen hat. Wenn dabei ein Feuer angezündet wird und das Gebläse noch nicht läuft, gelangt Rauch in die Leitung und von dort durch die Auslaßöffnungen 72, 74. Da jedoch die Auslässe 72, 74 in der Nähe des natürlichen Zuges der Raumluft in den Kamin liegen, wie zuvor

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mit Bezug auf Pig. 4 erläutert, gelangt der aus den öffnungen 72, 74 austretende Rauch tendenziell in den Luftzug, der zurück in den Kamin und nach oben in den Schlot führt. V/enn danach die Temperatur des Kamins die Schließtemperatu.r des Thermostaten 116 erreicht, führt die Förderung von Luft durch die Lüfter 110, 112 zu einer positiven Druckdifferenz in der Leitung, was wiederum dazu führt, daß der Rauch zurück aus der Leckstelle gedrückt wird und weiterer Rauch daran gehindert wird, einzutreten. Auf diese Weise arbeitet die kombinierte Kaminhaube und Heizvorrichtung nach der Erfindung weiterhin, wenn auch mit etwas verringerter Wirksamkeit, trotz einer Leckstelle in einer der Wärmetauscher-Leitungen. Wenn Rauch aus einer der Öffnungen 72, 74 austritt, bevor das Gebläse läuft, so zeigt dies einer im Raum befindlichen Person an, daß die zugehörige Leitung leckt und repariert werden sollte.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wie in den Zeichnungen dargestellt, sind die Wärmetausch-Leitungen 80, 82 im wesentlich rechteckförmig im Querschnitt und werden über dem Boden der Feuerstelle in einer Höhe gehalten, in welcher Flammen des Feuers auf den Boden der Leitungen auftreffen. Die Lage der Leitungen 84, 86 relativ zu dem Feuer ist am besten in Fig. 4 dargestellt. Es wurde gefunden, daß diese Querschnittsgestaltung der Leitungen 80, 82 das Entstehen einer Grenzschicht oder eines partiellen Vakuums rund um Jede Leitung verhindert, was die Lei-

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tung von Konvektionsströmen infolge des Feuers isolieren würde. Die Ausbildung der heißen Luft-Konvektionsströmung um einen Wärmetauscher 114 von rechteckigem Querschnitt ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. Es sei angenommen, daß die heiße Luft im wesentlichen laminares Strömungsverhalten vor dem Auftreffen auf die Leitung 118 hat, und zwar bei der Aufwärtsströmung bis zum Boden der Leitung. An dieser Stelle wird der glatte Fluß der Luft unterbrochen, da die Luft im rechten Winkel um die aussere Oberfläche der Leitung abbiegen muß. Deshalb nimmt die Luft ein turbulentes Strömungsmuster an, wenn es die Seiten der Leitung entlang strömt, wobei bekanntlich ein besserer Wärmeaustausch zwischen der Luft und der Leitungsoberfläche zustande kommt. Im Falle eines runden Querschnittes würde die laminare Strömung langer am Umfang haften, wie in Fig. 9 mit Bezug auf den Wärmetauscher 120 mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt. Auch hier wird Wärme auf die Leitung 120 übertragen, aber die Grenzschichten um die mehr aerodynamische Oberfläche der Leitung macht den Wärmeübergang weniger wirksam als im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8.

Ferner wird bevorzugt, daß die U-förmigen Leitungen 80,82 rechteckförmig an den Ecken sind,- wie auch in den Zeichnungen dargestellt, um die Turbulenz der Luftströmung zu fördern. Diese Turbulenz führt einerseits zur Verlangsamung der durch die Leitungen gepreßten Luft und schafft

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außerdem Wirbelströme in diesen, so daß die Bildung von Grenzschichten aufgebrochen und der Wärmeübergang von der Innenoberfläche der Leitungen an die innere Luftströmungen entsprechend vergrößert wird. Die Querschnittsflächen der Leitungen 80, 82 sind vorzugsweise groß gegenüber der Ausgangskapazität des Gebläses 108, so daß, obwohl ein großes Luftvolumen durch die Leitungen mit einer relativ hohen Eintrittsgeschwindigkeit gewegt wird, die Luftbewegung verlangsamt wird und die Luft mit relativ geringer Geschwindigkeit in den Raum entlassen wird. Die äusseren Oberflächen der Leitungen 80, 82 sind vorzugsweise mit einer hitze-und korrosionswiderstandsfahigen Farbe mit einer relativ rauhen Oberschicht zur Vergrößerung des Wärmeaustauschs zwischen den Feuerkonvektionsströmen und den Luftströmen in den Leitungen versehen. In der erwähnten ausgeführten Ausführungsform der Erfindung mit etwa 4250 l/min. Gebläseleistung hatten die Leitungen 80, 82 eine Wandstärke von ungefähr 1,5 mm (0,06 Zoll) und eine rechteckige Querschnittsfläche von ungefähr 340 cm (5,3 Quadratzoll). Die erwärmte abgegebene Luft hatte bei dieser Ausführungsform etwas über 80° C.

Zwei Halter 122, 124 sind an den Leitungsenden 84, 86 angeschweißt oder sonst befestigt und dienen zur Montage der kombinierten Kaminhaube und Heizvorrichtung 20 als zusammengesetzte Einheit an den Sturz 22 eines vorhandenen Kamins. Wie aus Fig. 7 hervorgeht, erstrecken sich zwei

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Schraubbolzen 126 durch entsprechende Bohrungen 128 in den Haltern 122, 124 und in "i.ivor gebohrten Löchern in der Sturz-Halterplatte 130 ure· in den Kaminsturz. Gemäß einem weiteren Merkmal der SrfJ.ndung und wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, v/erden die Halter 122, 124 auf einer Schwermittellinie der Einheit 20 bezüglich des Vorderteils zum rückwärtigen Teil unterstützt. Auf diese Weise ist das Verschwenken oder Abkippen der Einheit während der Aufstellung und der Verbindung mit dem Sturz 22 stark reduziert, wobei das Verfahren der gesamten Aufstellung erleichtert wird. Wenn die Festhalteschrauben an der durch den Schwerpunkt gehenden Linie angreifen, werden Biegemomente auf die Schraubbolzen vermieden. In den meisten häuslichen Kaminen, wie auch in Fig. 4 und 7 dargestellt, ist die untere Oberfläche des Sturzes 22, auf welchem die kombinierte Einheit 20 montiert werden muß, relativ schmal, verglichen mit der Abmessung der Einheit von vorne nach hinten. In vielen Anwendungen würde es deshalb schwierig sein, verschiedene Schraubbolzen im Abstand hintereinander, gesehen von vorwärts nach rückwärts, unterzubringen, um die vom Ungleichgewicht der Einheit herstammenden Belastungen aufzunehmen. Durch die Aufhängung der Einheit im Schwerpunkt - oder einer durch den Schwerpunkt gehenden senkrechten Ebene -, wird dieses Problem vermieden. Darüber hinaus macht die Aufhängung in der beschriebenen Schwerebene gemäß Erfindung es nicht erforderlich, Halter auf der Innenseite der Frontwandung oder der

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~ zn -

Rückwandung dec: Kamins zu Ausgleichszwecken anzubringen. Wenn daher die Einheit aus irgendwelchen Gründen von dem Kamin entfernt wird, sind die Befestigungsbohrungen im wesentlichen dem Blick entzogen und der Kamin bleibt operationsfähig. Die Löiier 128 können in Richtung von vorne nach hinten schlitzförmig ausgebildet sein, um sicherzustellen, daß, wenn die kombinierte Einheit 20 an ihrem Platz befestigt wird, die rückwärtige Wand 46 der Haube 26. gegen die Frontwand des Kamins anliegt.

Es wird auch darauf hingewiesen, daß, wenn die kombinierte Vorrichtung 20 gemäß Erfindung,wie beschrieben, am Kamin montiert wird, die Haube 26 außerhalb des Kamins sitzt, während die Wärmeaustausch-Leitungen 80, 82 kragträgerartig nach rückwärts von der Haube 26 Über der Feuerstelle Eicherstrecken. Auf diese Weise kommen die brennenden Scheite oder Kohle usw. nicht in direkten Kontakt mit den Leitungen, so daß deren Lebensdauer stark vergrößert wird. Da fernerdie Haube 26 außerhalb des Kamins und die kühle Zuluft bei der Öffnung 70 und den Schlitzen 58 die Haubenwände zu kühlen versuchen, bleibt die Haube relativ kühl und kann auch während des Betriebs berührt werden.

Es ist somit ersichtlich, daß die kombinierte Kaminhaube und Heizvorrichtung gemäß Erfindung die gestellte Aufgabe löst und die angegebenen Vorteile hat. Obzwar die Erfindung mit Bezug auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrie-

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ben worden ist, ist ersichtlich, daß Modifikationen und
Änderungen άβΒΐ Fachmann möglich sind. Obwohl beispielsweise die liärsetausch-Leitungen 80, 82 vorzugsweise rechteckförmiggii Querschnitt besitzen, ist es klar, daß andere Querschnittsformen, beispielsweise kreisförmig oder oval, benutzt werden können, ohne die anderen Maßnahmen der Erfindung zu berühren, insbesondere ohne das äussere Aussehen der Haube 26, welche einen bedeutsamen Aspekt der Erfindung darstellt. In ähnlicher Weise könnten die Einlaß- und Auslassöffnungen 70, 72, 74 umgekehrt oder an anderer Stelle angebracht werden, obzwar dann die Luft nicht in
der bevorzugten Weise zirkulieren würde, jedoch würde das äussere Aussehen der Haube darunter nicht leiden. Demnach soll die Erfindung alle alternativen Modifikationen und
Variationen umfassen, die unter den Erfindungsgedanken gemäß nachfolgender Ansprüche fallen.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN . KRÄiÜp^{1 0}^ ° ~^f ZWIRNER - HIRSCH

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Smithfield (Utah) USA

Patentansprüche

( 1.jKombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung zum Einbau in einen vorhandenen Kamin, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (20) eine Haube (26) in Form eines länglichen Gehäuses mit einem nach außen gewendeten Frontteil (28) bes itzt, in welchem Einlaß- und Auslaßöffnungen (70, 72, 74) vorgesehen sind, daß ein Wärmetauscher (80, 82) von dem Gehäuse (26) getragen wird und den Einlaß (70) mit dem Auslaß (72, 74) verbindet, daß ein Gebläse (108) in dem Gehäuse zur zwangsweisen Förderung von Luft vom Einlaß (70) über den Wärmetauscher (80, 82) zum Auslaß (72, 74) vorgesehen ist, und daß eine Befestigungseinrichtung (122, 124) zum Anbringen des Gehäuses an dem Kaminsturz (22) vorgesehen ist.

München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach - Dr. Bergen · Zwirner

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2. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (122, 124) relativ zu dem Gehäuse (26) derart angeordnet ist, daß das Gehäuse außerhalb des Kamins sitzt, wenn das Gehäuse an dem Kaminsturz (22) befestigt ist.
3. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Frontteil (28) mindestens eine obere und frontseitige Wand (32, 34) besitzt, wobei die Ansaugöffnung (70) in der oberen Wand (32) und die Auslaßöffnung (72, 74) in der Frontwand (34) untergebracht sind.
4. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Längsrichtung gegenüberstehende Enden der Haube (26) sich bis jenseits der Seitenränder der Kaminöffnung erstrecken.
5. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Einlaßöffnungen (58) an entgegengesetzten Enden der Haube, in Längsrichtung gesehen, vorgesehen und so bemessen sind, daß nur ein geringer Betrag von angesaugter Luft durch diese

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öffnungen in die Haube angesaugt wird, verglichen mit der Ansaugmenge durch die Ansaugöffnung (70) in der oberen Wand (32).
6. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (26) Seiten- und rückwärtige Wände (38, 46, 48) besitzt, wobei sich die Seitenwände (38) von den vorderseitigen Wänden (34) zu den rückwärtigen Wänden (46, 48) erstrecken, jedoch Schlitze (58) zwischen den Seiten- und rückwärtigen Wänden der Haube als zusätzliche Ansaugöffnungen freilassen.
7. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die vorderseitige Wand (34) zwei Auslaßöffnungen (72, 74) aufweist, daß diese Auslaßöffnungen (72, 74) in Längsrichtung des Gehäuses voneinander entfernt angeordnet sind, daß ferner die Wärmeaustausch-Einrichtung zwei Wärmetauscher-Leitungen (80, 82) besitzt, deren erste Enden (84, 86) gemeinsam mit der Einlaßöffnung (70) verbunden sind und deren zweite Enden (88,90) in jeweiliger Verbindung mit den beiden Auslaßöffnungen (72, 74) stehen.

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8. Kombinierte Karainabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (80, 82) im wesentlichen U-föraiß· ausgebildet sind und kragträgerartig von dem Gehäuse (26) in den Kamin hineinragen, wenn das Gehäuse am Kaminsturz (22) montiert ist.
9. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscher-Leitungen (80, 82) im Querschnitt rechteckförmig ausgebildet sind.
10. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) einen Raum umschließt, zu dem die Einlaßöffnung (70) führt, daß das Gebläse (108) innerhalb des Raumes untergebracht ist und Luft aus dem Raum durch die Wärmetauscher-Leitungen (80, 82) und aus den Auslaßöffnungen (72, 74) fördert.
11. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (108) zwei Lüfter (110, 112) aufweist, daß die Leitungen (80, 82) im wesentlichen U-förmig ausgebildet sind und in Längsrichtung der Haube neb^einander sitzen, daß die ersten Leitungsenden (84, 86) benachbarte Schenkel der beiden U's

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darstellen und zu den Auslassen der beiden Lüfter ausgerichtet sind, daß die zweiten Enden (88, 90) die äusseren Schenkel der beiden U's darstellen und jeweils zu den Auslaßöffnungen (72, 74) fluchten.
12. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetausch-Einrichtung zwei U-förmige Leitungen (80, 82) aufweist, die symmetrisch zu der Mittellinie des Gehäuse, in Längsrichtung gesehen, angeordnet sind, so daß der Klappenhebel eines typischen Kamins zwischen, beiden Leitungen betätigt werden kann.
13· Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß in den Einlaß- und Auslaßöffnungen (70, 72, 74) Richtungsschlitze (76) angebracht sind und daß eine Richtungsleitung (92) zwischen dem V/ärmetauscher (80, 82) und den Auslaßöffnungen (72, 74) angeordnet sind.
14. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsschlitze (76) und die Richtungsleitungen (92) an den Auslaß öffnungen (72, 74) abgeschrägt sind, um die durchgehende Luft nach abwärts zu richten und so eine bestimmte Umwälzströmung

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in den zu heizenden Raum zu fördern.
15. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß ein faltbarer Feuerschirm (66) an dem Gehäuse (26) befestigt ist und von diesem herabhängt.
16. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetausch-Einrichtung

hohle
eine Wärmetäusch-Leitung aufweist,.die sich nach rückwärts von der Haube (26) über den Herd des Kamins erstreckt.
17.Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse eine Einrichtung (116) untergebracht ist^die auf die Temperatur innerhalb des Kamins anspricht und das Gebläse (108) nur dann einschaltet, wenn die Temperatur innerhalb des Kamins eine vorbestimmte Temperatur übersteigt.
18. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (108) einen Elektromotor (114) aufweist und daß die auf die Temperatur

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ansprechende Einrichtung einen Wärmeschalter (116) besitzt, der zwischen dem Motor und einer Betriebsspannungsquelle geschaltet ist.
19· Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) die einzige Luftströmungs-Verbindungseinrichtung zwischen dem Gebläse (108) und der Einlaßöffnung (70) darstellt, so daß durch die Einlaßöffnung (70) eintretende Luft in dem Gehäuse zirkuliert und darin untergebrachte Bauteile kühlt, einschließlich des Gebläses (108), bevor die Luft durch die Wärmetausch-Einrichtung (80, 82) mittels des Gebläses gefördert wird.
20. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19»

dadurch gekennzeichnet, daß das längliche Gehäuse im Aussehen einer Kaminhaube zv/ei Auslaßöffnungen (72, 7h) in der Vorderseite und eine Einlaßöffnung (70) besitzt, daß zwei elektrisch angetriebene Lüfter (110, 112) in dem Gehäuse untergebracht sind, daß zwei rohrförmige Wärmetauscher (80, 82) mit jeweiligem rechteckförmigem Querschnitt und U-förmiger Gestalt mit dem einen Ende an den Lüftern und mit dem anderen Ende an den Auslaßöffnungen angeschlossen sind, wobei sich der mittlere Teil

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kragträger-artig aus dem Gehäuse durch die rückwärtige Wand erstreckt, daß Richtungsschlitze (76) in den Auslaßöffnungen (72, 74) vorgesehen sind, daß eine Befestigungseinrichtung (122, 124) zur Befestigung am Kamin derart vorgesehen ist, daß die Wärmetauscher (80, 82) sich oberhalb des Feuers befinden, und daß ein Feuerschirm (66) an dem Gehäuse befestigt ist und von diesem herabhängt.
21. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,

dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung (122, 124) sich im wesentlichen auf einer Linie befinde: , welche den Vorderteil der Vorrichtung vom rückwärtigen Teil schweremäßig trennt.
22. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 21,

dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung . (122, 124) am rückwärtigen Teil des Gehäuses (26) derart sitzt, daß das Gehäuse außerhalb der Kaminöffnung sich befindet, wenn die kombinierte Vorrichtung an dem Kaminsturz (22) befestigt ist, wobei die rückwärtige Wand (46) des Gehäuses (26) im wesentlichen mit der Vorderwand des Kamins fluchtet.
23. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßöffnungen (70, 72, 74) so in den Seitenwandungen des Gehäuses (26) angebracht sind, daß die in der kombinierten Vorrichtung erhitzte und abgegebene Luft außen in einer Art und Weise zirkuliert und zu der Einlaßöffnung zurückkehrt, die entgegengesetzt zu der natürlichen Konvektionsströmung von erhitzter Luft durch die kombinierte Einheit ist.
24. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 2.3₁

dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (70) in der oberen Wand (32) des Gehäuses (26) und die Auslaß-Öffnung (72, 74) in einer vorderen Wand des Gehäuses untergebracht sind, so daß die in der kombinierten Vorrichtung erhitzte und abgegebene Luft außerhalb im wesentlichen in kreisförmiger Richtung umläuft, und zwar entgegengesetzt zur natürlichen Konvektionsströmung solcher erhitzter Luft.
25. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach Anspruch 24,

dadurch gekennzeichnet, daß an den Auslaßöffnungen (72, 74) eine Einrichtung zur Lenkung der Luft nach unten vorgesehen ist» wodurch die umgekehrte Konvektionsströmung verstärkt wird.

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„ 31 - 26001 OA
26. Kombinierte Kaminabdeckung und Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25,

dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (80, 82) sich im wesentlichen horizontal über den Herd des Kamins erstreckt, und daß das rückwärtige Ende des Wärmetauschers einen gewissen Abstand von der rückv/ärtigen Wand des Kamins hat.

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