DE2728775A1 - Vorrichtung zur erhoehung des wirkungsgrades von feuerungen, insbesondere kaminen - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS

62 Wiesbaden ' BU-rstadlcr Höhe 15 - ΓοΜΓ.κη 1206· · Telefon (061 21) 56 5382 Posischeck Frankfurt Main lS100fl-t>02 - Bank Deutle Bank 39363 72 - N.iss.

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Wiesbaden, den 23. Juni 1977 E 316 S/rd

Patentanmeldung

Anmelder: Harrison F. EDWARDS 43 Fair Street Norwich, NY 13815

Bezeichnung: Vorrichtung zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Feuerungen, insbesondere Kaminen

Zusatz zu: ./-,

Ausscheidung aus: ./.

Ausstellungspriorität: ./.

Unionspriorität:

Datura: 1. Juli 1976

Land: V.St.A.

Aktenzeichen: 701,689

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Harrison F. EDWARDS £ 31* S/rd PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS

62 Wiesbaden · Bicrstadlcr Höhe 15 ■ ΓοΜί.ι* 12068 ■ Telefon (061 21) 565382
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15. Juni 1977

Die Erfindung bezieht sich auf Einsätze für Feuerungen,

insbesondere Kamine zur Erhöhung des Wirkungsgrades. :

Bisher ist eine Anzahl von Systemen zur Verbesserung des J Wirkungsgrades häuslicher Feuerungen, insbesondere ;

häuslicher Kamine vorgeschlagen worden. So sind neuerdings kleine Roste oder Gitter mit BelUftungsdurchlässen und ^:

j ^; einfache Luftgebläse gebräuchlich geworden. Diese Vor- !

richtungen haben aber verschiedene Nachteile. j

' i

;

^! Zum ersten ziehen solche Roste Wärme von den Kohlen ab,

, 10 was dazu neigt, die Verbrennungstemperatur herabzusetzen i

und den Gesamtwirkungsgrad der Verbrennungsreaktion zu

; beeinträchtigen. Zum anderen ist keine Vorsorge zur Begrenzung der Luftströmung in das Feuer vorgesehen.

ι Es besteht ein optimaler Luftströmungswert für eine Jeweilige Grosse des Feuers. Luftströmungen oberhalb dieses Wertes kühlen die Verbrennungsreaktion ab, wodurch der Verbrennungs-Wirkungsgrad herabgesetzt wird. Maximaler ,

; Verbrennungs-Wirkungsgrad in Joule pro Kilogramm Brennstoff tritt bei der optimalen (nicht maximalen) oben

, 20 erwähnten Luftströmung ein. Die meisten bisher bekannten

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Dipl Phys. Heinrich Scids Patentanwalt - Bicrsladter Höhe 15 l'ostfadi 5I0S 6200 Wiesbaden 1 - ®" (061 21) 5653·2

Vorrichtungen sehen keine Beschränkung der dem Feuer zugeführten Luftströmung vor, um einen solchen optimalen Wirkungsgrad zu erreichen.

Bisher vielfach benutzte Glasplatten-Einsätze mit einfächer Glasdicke werden von grossem oder heissem Feuer übermässig erhitzt. Die natürliche Konvektion vom Raum ist unzureichend, um die Glastemperatur auf einem ausreichend sicheren niedrigem Wert zu halten. Zusätzlich wird ein Teil der Wärme von dem Glas und Rahmen zurück in die Wände der Feuerung bzw. des Kamins gestrahlt, was bedeutet, dass solche Wärme für die Raumheizung verloren geht.

Diese obigen Nachteile der bekannten Einsätze für Feuerungen bzw. Kamine sollen durch die Erfindung beseitigt werden, und zwar soll ein einheitlicher Glasplatten-Einsatz geschaffen werden, der ein weitaus besseres Heizen des Raumes gestattet, der einfach in seinem Aufbau und sicher im Betrieb ist. Ferner soll die Sicherheit für die Glasplatten hinsichtlich der Widerstand·- fähigkeit gegen Hitze verbessert werden, wie sie gelegentlich durch grosses Feuer entstehen kann. Gemäss der Erfindung soll dabei ein Einsatz geschaffen werden, der

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CMpL-Phys. Heinrich Seids ■ Patentanwalt ■ BiersUdter Höhe 15 ■ I¹OMf ach 5105 ■ 6200 Wiesbaden 1 · <g" (061 21) 565382

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hinsichtlich der Begrenzung der Luftströmung in das Feuer wirksam ist, und zwar vermöge von Türen, die die Frontflächen des Einsatzrahmens Überlappen, um mit diesem eine dichte Abdichtung zu bilden.

Ein anderer Zweck der Erfindung i3t es, eine verbesserte Wärmetauscher- oder Kessel-Radiator-Einheit mit dem Einsatz zu schaffen, die sich durch Fähigkeit zur Erzeugung überhitzten Dampfes auszeichnet, verbunden mit Einfachheit des Aufbaues derart, dass ein ungewöhnlich hoher Wärme-Wirkungsgrad bei erschwinglichen Kosten erzielbar ist. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Wärmetauschers, der Klappen- und Schiebersteuerungen für die Beschränkung des sonst unbehinderten Verlustes von heissen Gasprodukten in den Schornstein enthält.

Die Aufgaben.werden gelöst durch einen Feuerungseinsatz, der einen Rahmen aus vertikalen Seitenelementen und sich dazwischen erstreckenden und diese verbindenden oberem und unterem Element enthält, sowie ein Paar von doppelwandigen Glasplatten-Türen, die schwenkbar mit dem Rahmen verbunden sind , wobei jede Tür aus zwei in Abstand angeordneten Scheiben aus getempertem Glas in Parallelanordnung gebildet ist, zwischen denen Ab-

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DipL-Phys. Heinrich Seids Patentanwalt Birrstadter Höhe 15 IOstfadi 5105 ■ 6200 Wiesbaden 1 · β? (06121) 5653«2

standhalter angeordnet sind, um einen Luftzwischenraum zwischen den Scheiben zu definieren.

Jeder Türrahmen hat benachbart zu dem oberen Element und dem Bodenelement des Einsatzrahmens Belüftungslöcher ς wodurch erhitzte Luft im Luft Zwischenraum nach ofcen konvektiert und durch die dem oberen Rahmenelement benachbarten Löcher nach aussen abgeführt wird. Diese konvektierende Luft führt dem Raum Wärme zu und vermindert zugleich die Temperatur der Glasscheiben.

Die oben beschriebenen Aufgaben werden weiterhin durch einen einfachen isobar oder bei Atmosphärendruck arbeitenden Dampf-Wärmetauscher erfüllt, der zum Anbringen zwischen der Rückwand und der Simswand einer Feuerung, insbesondere eines Kamins, ausgebildet 1st und ein lang gestrecktes, mit Rippen versehenes Rohr enthält, das horizontal vor der Rückwand angebracht ist und eine Kesselkammer bildet, wobei die von dem Rohr getragenen wärmeleitenden Rippen zum Aufnehmen von Wärme aus den heissen, von Feuer abgegebenen Gasen ausgebildet ist.

Mit der Kesselkammer sind ein Dampfauslass und ein Wassereinlass verbunden.

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Dlpl.-Phys. Heinrich Sclds Palrnlonwalt Bicrstailtir Höh«· 15 IO-.lf.uh 5105 6200 Wiesbaden 1 · <S£" (061 21) 565382

Eine über die Länge des Rohres angeordnete Blende beschränkt die Strömung von hei ssen Gasen Über die wärmeleitenden Rippen und zusätzlich dient ein auf dem Rohr schwenkbar angebrachter Klappenschieber zum wahlweisen Bilden eines ZufUhrungskanals fUr die hei ssen Gasen zu den Rippen.

Die durch den mit Doppelglasscheiben ausgestatteten Einsatz und den im wesentlichen unter Atmosphärendruck arbeitenden Wärmetauscher gebildete Kombination hat sich als geeignet herausgestellt, einen weitaus erhöhten Wirkungsgrad von dem in der Feuerung bzw. dem Kamin unterhaltenen Feuer zu erzielen. Durch die Vermeidung über- ! schüssiger dem Feuer zugeführter Luft und durch die

Verminderung der Strahlungsverluste sind die Verbrennungs-ι

I temperaturen hoch. Durch die erhöhten Verbrennungs- | temperaturen wird überhitzter Dampf in dem im wesentlichen! unter Atmosphärendruck arbeitenden System erzeugt, um j einen maximalen Heiz-Wirkungsgrad bei geringen Gesamtkosten und grosser Betriebssicherheit zu erzielen.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Dlpl.-Phys. llcinrith iicids l'.il< nUnwalt - Hirrsl.ulti-r Mühe 15 . IVstUih SIOS . 6200 Wiesbaden 1 ■ $? (061 Zl) 56 53 82

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Fig. 1 eine mit Doppelglasscheiben ausgestattete

Einsatzeinheit, eingebaut in einen typischen Kamin, in Vorderansicht;

Fig. 2 eine Seiteansicht von rechts des Einsatzes gemass Figur 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Einsatz nach Figur 1 und 2;

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt nach der Linie

IV-IV der Figur 1; Fig. 5 einen Abstandshalter-Clip, wie er bei

einem Einsatz gemäss Figur 1 bis 4 benutzt wird in perspektivischer Darstellung;

Fig. 6 einen im wesentlichen unter Atmosphärendruck arbeitenden Dampf-Wärmetauscher, wie er zusammen mit einem Einsatz nach Figur

1 bis M benutzt wird, in Vorderansicht;

Fig. 7 eine Draufsicht auf den Wärmetauscher nach Figur 6;

Fig. 8 eine Ansicht des Wärmetauschers nach Figur 6 und 7 in einer typischen Kamin

installation von links her gesehen;

Fig. 9 den Wärmetauscher nach Figur 6 bis 8 von rechts her gesehen;

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DlpL-Phys. llcinrith Scids 1'aUnlanwall - Biersladl.r llolx- 15 Γ..-ll.uh :,u>5 0200 Wiesbaden 1 . ej£ (061 21) 565382

Fig. 10 eine rückwertige perspektivische Darstellung dc3 Radiatorteiles eines Wärmetauschers nach Figur 6 bis 8;

Fig. 11 ein scheraatisches Diagramm für einen Steuer· kreis für den Radiator nach Figur 10;

Fig. 12 ein Blockdiagramm des isobar arbeitenden Wärmetauschers nach Figur 6 bis 8 und Radiators nach Figur 10;

Fig. 13 ein Blockdiagrainm des Wärmetauschers nach Figur 6 bis 8 einschliesslich eines abge

wandelten Radiators und

Fig. 1*4 ein 31ockdiagramm eines Wärmetauschers

nach Figur 6 bis 8 einschliesslich einer weiterhin abgewandelten Radiatoreinheit.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen einheitlichen Feuerungseinsatz mit Doppelglasscheiben, der einen Teil eines im wesentlichen unter Atmosphärendruck arbeitenden Dampf-Wärmetauschers für einen Kamin darstellt. Der Einsatz enthält einen Rahmen, der vertikale Seitenelemente 12, 14, ein horizontales oberes Element 16 und ein Bodenelement aufweist.

Gemäss Figur 4 besteht die Tür 22 aus zwei Glasscheiben 2t und 26, die parallel zueinander in Abstand angebracht sind.

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Dipl.-Phys. lirinriih SeiJs I'.ilrnl.inw.ilt Uii-ist.ultiT Mohr ir· - IV.tlaili 5105 6200 Wiesbaden I · Qf (061 21) 56 5382

Um die Tür 22 herum erstreckt sich ein Türrahmen 28, der aus einem Kanalprofilelement gebildet ist und die Kanten- und Eckenbereiche der Platten 24 und 26 überdeckt. Die Platten 24, 26 werden mittels Federclips 30 in Abstand gehalten, die auf den Steg 32 des Kanalprofilelements aufgenietet sind. Solche Clips sind in Figur 5 dargestellt und bestehen vorzugsweise aus nachgiebigem oder federndem Metall. Für die Tür 22 sind vier solche Clips gezeigt, von denen zwei von dem dem oberen Element 16 benachbarten Kanalprofilelement 23 und zwei von dem dem Bodenelement benachbarten Kanalprofilelement 28 getragen werden. Die Tür 20 ist von ähnlichem Aufbau und weist in Abstand gehaltene Glasscheiben und ein Kanalprofilelement ähnlich demjenigen, wie es in Figur 1 und 4 bei 28 gezeigt ist.

Die Türen 20 und 22 gestatten in der Feuerung d.h. dem Kamin ein heisseres Feuer unter Sicherheit aufrecht zu erhalten, wodurch es möglich wird, überhitzten Dampf in einem Isobaren System zu erzeugen. Die Glasscheiben 24, 26 und die Kanalprofilelemente 28 bilden einen Luftzwischenraum 34, durch den Luft konvektiert, selbst wenn die Türen 20, 22 geschlossen sind. Nach den Figuren 1 und 3 hat der Steg der Kanalprofilelemente 28 Schlitze oder

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Dipl.-Phys. Heinrich Selds - Patentanwalt - Bierstadlrr Höhe 15 - Postfadi SlOS 6200 Wiesbaden 1 Sf (061 21) 565382

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Belüftungslöcher 35 nahe dem oberen Element 16 und Schlitze 37 nahe dem Bodenelement 18. Die den Zwischenraum 3^ einnehmende Luft wird durch die Glasplatten 24, 26 erwärmt, steigt auf und tritt durch die BelUftungslöcher 35 aus. Dabei wird Luft aus dem Raum durch die Löcher 37 eingezogen. Hierdurch wird eine Aufwärtsströmung von Luft von dem Raum in den Luftzwischenraum 3t und aus den BeIUftungslöchern 35 zurück in den Raum ausgebildet. Die Tür 20 hat ähnliche BeIUftungslöcher wie diejenigen, wie sie bei 35, 37 für die Tür 22 gezeigt sind. Eine solche Anordnung schafft eine zusätzliche Heizung für den Raum sowie die Möglichkeit, die Temperatur der Glasplatten 2t , 26 unterhalb eines sicheren Schwellen- j wertes zu halten, und zwar aufgrund der Kühlwirkung der

konvektierenden Luft, während zum Zweck des Erzeugens j

von Überhitztem Dampf ein heisseres Feuer als bisher

aufrecht erhalten werden kann. Die Temperaturherabsetzung I

der Glasscheiben kann mit den Belüftungslöchern bis etwa

111 K betragen. Dementsprechend ist die Gefahr, dass das I

Glas bei ausserordentlich hoher Feuertemperatur platzt,

weitaus vermindert. ι

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Dipl.-Phys. Heinriih Scids l\i»rnt.in*valt · BicrslaJlrr I lohe 15 · IO-.tf.uli 5105 ■ &200 Wiesbaden 1 · Qf (061 21) 565382

Die Seitenelemente \2, 14 des Rahmens sind hohl und haben kastenförmige Querschnittsform. Nach Figur 1 sind Lufteinlass- oder Belüftungslöcher 40 in der Seitenwand des Elements 14 angebracht. Das obere Ende des Elements 14 ist offen und Schlitze oder Löcher 44 sind im oberen Element 16 angebracht, wo dieses mit dem Seitenelement verbunden ist. Gemäss Figur 4 hat auch das Element 16 kastenförmigen Querschnitt mit den Seitenwänden 46 , 48 , : 50, 52. Die Seitenwand 50 hat Luftauslassdurchlässe 54. ! Kalte Luft aus dem Raum strömt in die Löcher 40. Von dort nach oben durch den Hohlraun des Elements 14 , durch die |

Durchlässe 44 und aus den Auslassdurchlässen 54. Hierdurch!

wird eine erwünschte Kühlung an dem Einsatzrahmen ge- j schaffen, wodurch die Gesamttemperatur auf einen sicheren Wert reduziert wird, und es wird gleichzeitig zusätzliche ; Wärme an den Raum abgegeben. Das Bodenelement 18 hat kastenförmigen Querschnitt und enthält eine Blende oder einen Schieber 56, der mit einem Handgriff 58 betätigt wird. Nach den Figuren 2 und 4 .liegen die Elemente 16 und 18 sowie die Elemente 12 und 14 mit ihren Frontflächen in einer gemeinsamen Ebene. Die Türen 20, 22 überlappen diese Elemente und bilden so eine verbesserte Abdichtung über solche Konstruktionen hinaus, bei denen die Türen zwischen den Rahmenelementen eingesetzt sind.

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DlpL-Phys. Heinrich ScMs Talcntanwalt ■ BierstadW-r Hohe KS I'oslfaA 5105 ■ 6200 Wiesbaden 1 ■ <3Ü" (061 21) 565382

Ferner wird durch die aus Figur 2 und k ersichtliche Ausbildung die unbehinderte Strömung von Luft vom Raum in den Luftzwi3Chenraum 3¹* der Tür 22 und aus den oberen Belüftungslöchern 35 (Ficur 1) ermöglicht. Die Luft-Strömung zum Feuer wird mittels der Blende oder des

Schiebers 56 genau gesteuert. Dies ist wichtig, un eine optimale Luftströmung zum Feuer einzurichten, wodurch der Verbrennungswirkungsgrad auf seinen Maximalwert gebracht und die Verbrennun^stemperatur am grössten wird. Der überlappende Aufbau der Türen 20, 22 und des Kaminrah* raens stellt somit ein wichtiges Merkmal der Erfindung dar.

Nach Figur 6 bis 9 ist ein verbesserter Überhitzerkessel

oder Wärmetauscher 60 zum Einbau in einen Kamin zwischen der Rückwand 61 und dem oim3 63 vorgesehen. Dieser Einbau ist in Figur 8 gezeigt. Der Wärmetauscher 60 ist für Benutzung in Verbindung mit dem Einsatz nach Figur 1 bis 5 gedacht, und diese Kombination ermöglicht, dass ein i grosser Teil der Härme von den heissen Gasen des Feuers abgezogen und in den Raum des Gebäudes zurückgeführt wird, indem Wasser den überhitzten Dampf in einen im wesentlichen auf Atmosphärendruck arbeitenden oder isobaren System übergeführt vird, wobei ein Teil dieser Kombination durch die oben beschriebenen Doppelglas-

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DIpL-Phys. Heinrich Seids Patentanwalt Bicrstadlcr Höhe 15 l'oslfach 5105 ■ 6200 Wiesbaden 1 · flP (061 21) 5653

Konvektionstüren gebildet ist.

Nach Figur 6 enthält der Wärmetauscher 60 ein langgestrecktes Rohr 62, das eine Kesselkammer darstellt und Wärmetauscherrippen 6*4 , die an dem Rohr 62 quer zu dessen Achse befestigt sind. Das Rohr 62 ist ringsum dicht mit Ausnahme eines Danpfauslasses 66 und eines Wassereinlasses 68. Diese sind mit Schläuchen verbunden, die sich, wie weiter unten erläutert, zu einer entfernt angeordneten Einheit erstrecken. Zur Beschränkung der Strömung von heissen Gasen in den Schornstein ist ein zweiteiliger Blendenmechanismus unmittelbar oberhalb der Rippen 64 vorgesehen. Der eine Teil ist feststehend und weist eine Platte 70 mit Schlitzen 72 auf, während der andere Teil gleitend in Form einer Blendenplatte T* mit Schlitzen 76 ausgebildet ist. Ein mit der Blende verbundener Betätigungsarm 78 wird von einem schwenkbar angebrachten Arm 80 betätigt, der an der letzten Rippe 64 gehalten ist. Ein Klappenschieber 82 ist schwenkbar auf den beiden jeweils am Ende sitzenden Rippen angebracht und kann - wie aus Figur 8 ersichtlich - eingestellt wer den, um den Innenraum zwischen der Rückwand 61 und dem Sims 63 des Kamins teilweise zu verschliessen. Auf diese Weise wird die Regulierung der Aufwärtsströaung der

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Dipi.-Phys. Heinrich Seid* Patentanwalt - Birrstadlor Hohe 15 ■ PoMfa.h SIOS- 6200 Wiesbaden 1 - Qf (061 21) 5«5382

helssen Gase in den Schornstein ermöglicht. Dieser Schieber hält die heissen Gase an den Rippen 64 über eine maximale Zeitdauer zurück und wird normalerweise so eingestellt, dass er einen minimalen By-pass von heissen Gasen erlaubt, jedoch ohne Rauch oder Kohlenmonoxyd in den Raum zu führen. Genügend Zug kann schon erreicht werden, wenn der Klappenschieber 82 fast geschlossen ist.

Der Wärmetauscher 60 1st für Benutzung mit geeigneten, im wesentlichen auf Atmosphärendruck arbeitenden Dampf radiatoren angepasst, wie sie in Figur 12, 13 oder 11 gezeigt.sind. Die Figuren 10 und 12 zeigen eine tragbare Radiatoreinheit 86 wie sie mit der Wärmetauschereinheit 60 benutzt werden soll. Dazu sind die Strömungsverbindungen 88, 90 von der Wärmetauschereinheit 60 zur Radiatorein heit 86 herzustellen.

Figur 10 zeigt die Radiatoreinheit 86 mit Kammer 92 und eigentlichem Radiator mit einem Netzwerk von Röhren 9t und Radiatorrippen 96. Am Radiatoreinlass 88 wird Dampf oder heisser Nassdampf von der Wärmetauscher Einheit 60 aufgenommen. Der Auslass 90 ist mit dem

Wassereinlass 68 des Warmetauschers 60 verbunden. Ein

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Dipl.-Phys. llcinriifi SHiIs P.H. nl.inw.ill Biersl.nll.r Mohr 15 Pu-HdJi .1105 t.200 Wiesbaden 1 · 'S (061 21) 56 53

Sumpf 98 sammelt das Wasser, wodurch Jeglicher Verlust durch Verdampfen (evaporieren) während des Betriebes behoben wird. Eine Entlüftung3- und Füllöffnung 101 ermöglicht es, Wasser in das System zuzugeben. Eine Pumpe (Figur 11) ist (innerhalb des Sumpfes 98) vorgesehen, um das Kondensat vom Radiator zum Wärmetauscher zurückzuführen. Das Gehäuse 92 hat eine Deckelplatte 100, die ein elektrisches Gebläse 102 trägt.

Mit dem Gebläse 102 ist eine elektronische Steuerung verbunden, um die Drehzahl entsprechend der Temperatur des Röhrennetzwerkes 94 zu regeln. Die Steuerung ist in Figur 11 wiedergegeben und enthält einen Thermistor 101 (temperaturabhängigen elektrischen Widerstand), der an dem Leitungsnetzwerk 9¹J benachbart zum Sumpf 98 angebracht ist, einen Triac 106 (Zweirichtungs-Thyristortriode) und ein Diac 108 (Zweirichtungsthyristordiode) in der dargestellten Schaltweise zusammen mit einer Drossel und Kondensatoren 112 und 111. Der Schalter 116 steuert den Antrieb des Gebläses und der Pumpe und der Schalter 118 gestattet selektiven Betrieb der Pumpe. Der Thermistor 104 ändert die Spannung an der Klemme 113, wenn er in Abhang gigkeit von der Temperatur seinen Widerstand ändert. Hierdurch wird die Vorspannung am Gatt 115 des Triac über das Diac 108 verändert, wodurch mehr oder weniger von

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CMpI Phys. tleinridt Scfals Patentanwalt ■ Bitrsl.idler Höhe 15 · I'osifaiti 5105 6200 Wiesbaden 1 - ί? {061 21) 5u5382

«Γ

der Welle des dem GeUäseraotor zugefUhrten Wechselstroms abgeschnitten wird. Die Komponentenwerte erzeugen so eine geringere Geschwindigkeit, wenn die Temperatur des Netzwerkes Ή relativ niedrig i§t und erzeugen erhöhte Spannung am Gebläsemotor 102, wenn die Temperatur des Netzwerkes 9¹* zunimmt. Die Gebläsegeschwindigkeit wird so automatisch an die Wärmemenge angepasst, die vom Wärmetauscher 60 im Kamin erzeugt wird. Hierdurch wird die Wärmeübertragung unter verschiedenen Bedingungen entsprechend der im Kamin erzeugten Wärmemenge von der Radi atoreinheit in den Raum auf einen Maximalwert gebracht.

Die Figuren 13 und 11 zeigen den Wärmetauscher 60 im Kamin in Verbindung mit Radiatoreinheiten, die auf Standhöhe unterhalb derjenigen des Wärmetauschers angeordnet sind. Nach Figur 13 ist der Wärmetauscher 60 über flexible Schläuche oder Leitungen Θ9, 90 mit einer Radiatoreinheit 120 verbunden, ähnlich derjenigen, wie sie in Figur 10 gezeigt ist mit dem Unterschied, dass die Pumpe wegge- j lassen werden kann. Eine Entlüftung 122 macht es möglich, de» System Wasser zuzufügen und verhindert auch, dass sich Ubermässiger Druck aufbaut. Das in dem Radiator kondensierende Wasser strömt durch Schwerkraft zurück in den Wärmetauscher im Kamin und beseitigt die Notwendigkeit einer Pumpe. Figur 14 zeigt ein ähnliches System mit der

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Dlpl.Phys. Hcinri.h Scids PatrnUnwalt BirrsUdter Höhe 15 I'ostfath 5105 6200 Wiesbaden 1 . β" (061 21) 56 53 82

Ausnahme, dass sich die Leitung 88 zu einem Rohr 122 mit Radiatorrippen 126 erstreckt. Dieses Rohr kann dazu ausgebildet sein, sich um den Umfang des Raumes in Deckennähe zu erstrecken, tine Einfüll- und Entlüftungsöffnung 128 ermöglicht es, Wasser dem System zuzufügen. Das Kondensat vom Radiator 124 kann durch Schwerkraft zum Wärmetauscher 60 zurücklaufen. Dementsprechend werden keine Pumpen benötigt.

In den Figuren 6 und 7 hat das Kesselrohr alternativ Anschluss-Stücke 67 und 69 für den Dampfauslass bzw. den

Wassereinlass. Wenn es bequemer ist, die Verbindungen im Mittelteil des Kamins anzuordnen, können die Anschlüsse 67 und 69 anstelle der Endanschlüsse 66, 68 benutzt werden. Welcher Satz von Anschlüssen auch benutzt wird, der andere ^5 Satz sollte dann mit Kappen überdeckt werden.

In der oben beschriebenen Vorrichtung machen es doppelwandlge Einsatztüren möglich, höhere Feuertemperatur im Kamin bzw. in der Feuerung zu erzeugen, wodurch ermöglicht wird, die zusätzliche Wärme zur Erzeugung von überhitzt·» j Dampf für maximales Auffangen und übertragen der Wärme zu benutzen. Es wird absolute Sicherheit gegen Überdrucke im Dampf gewährleistet, da das System nach der Atmosphäre

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Dlpl.Phys. Heinrich Scids Patentanwalt Bierstadtcr Höhe l.s 1'tv.tta.h 5105 ■ 6200 Wiesbaden 1 ■ <g* (061 21) 565382

offen 1st und keine gefährlichen Kesseldrucke aufbauen kann. Der Aufbau 1st überraschend einfach und billig, hat nur eine Mindestzahl an beweglichen Teilen und arbeitet mit einem Minimum an Wartung. Es tritt auch keine Be-Schädigung ein, wenn das System trocken läuft, weil der Wärmetauscher in der Lage ist, den maximalen Abgastemperaturen stand zu halten. Wenn das Wasser vollständig abgegeben ist, wird eine gemessene Menge in die Entlüftungsund EinfUliöffnung eingegeben, worauf der Kreislauf für den überhitzten Dampf automatisch wieder eingerichtet ist. Der ausnehmend hohe Wirkungsgrad ergibt sich aus der Kombination eines unter Atmosphärendruck arbeitenden Dampfsystems für überhitzten Dampf, der mit einem eingeschlossenen, hohe Temperaturen erzeugenden Feuer gewonnen wird. Dies wiederum ist durch die geschlossenen Türen mit Doppelglasscheiben möglich gemacht.

Daten für die Teile einer Schaltung nach Figur 11 sind wie folgt:

Kondensatoren 112 und 111, jeweils 0,1 u? Triac 106 ist ein SC 1U1B von GE. Diac 108 ist ein ST2 von GE. Die Drossel 110 hat einen Wert von 100 yuH.

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ORIGINAL INSPECTED

tXpl Phys. Heinrich Seids Patrntanwalt ■ BiersUdler Höhe 15 - PoslfaA 5105 - 6200 Wiesbaden 1 . flf (06121) 5653β2

Der Thermistor 104 hat einen Widerstand von 3 kJt, Typ YS1

Das isobare System ist möglich, ohne Rücksicht auf die relative Höhenanordnung des Radiators bezüglich des Wärmetauschers.

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ORIGINAL INSPECTED

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Leerseite

Claims (1)

1. Harrison F. EDWARDS Z Jl6 S/rd

   PATENTANWALT DIPL.-PHYS. HEINRICH SEIDS

   «2 Wiesbaden · Bierstadler Höhe 15 · IOstfadi 120M ■ Telefon (06121) 56 5382 Postwkek Frankfurt/Main 1β100β-602 · Bank Deutsche Bank 3956372 ■ Nass. Sparkasse 106003065

   23. Juli 1977

   Patentansprüche

   / 1)!Vorrichtung zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Feuerungen, insbesondere Kaminen, gekennzeichnet durch eine Einfassung mit den folgenden Merkmalen:

   j a) einen Feuerungsrahmen mit im wesentlichen vertikalen 5 Seitenelementen (12, 1M) und im wesentlichen horizontale oberen Element (16) und Bodenelement (18), letztere zwischen den ersteren angeordnet und mit diesen wer-

   I bunden,

   b) ein Paar von Türen (20, 22) und Scharnierverbindungen ¹IO (23) zwischen den Türen (20, 22) und dem Rahmen, wobei

   die Türen (20, 22) zum vollständigen Verschliessen ; des dahinter angeordneten Feuerungsraumes ausgebildet

   sind,

   c) dass jede Tür (20, 22) aus zwei Scheiben (21, 26) aus-15 getempertem Glas gebildet ist, die ihm wesentlichen

   ! parallel zueinander und mit Abstandshalteeinrichtungen J (28, 30) derart in engem Abstand gehalten sind, dass i zwischen ihnen ein Luftraum gebildet wird,

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   ORIGINAL INSPECTED

   LMpI Phys Heinriifc Seids TatcnUnwalt Bierstadler Höhe IS Postfach 5105 · 6200 Wiesbaden 1 · ®" (061 21) 5653 82

   b) dass die Abstandshalteeinrichtungen Türrahmen (28) enthalten, die sich vollständig um den Umfang der Scheiben (24, 26) erstrecken und diese Teile abgrenzen und abdecken ,

   e) dass die Türrahmen (28) Reihen von Luftdurchlassöffnungen (35, 37) in oberen Element (16) und dem Bodenelement (13) des FeuerunK3rahmens benachbarten Stellen aufweisen, derart, dass im Luftzwischenraum der Scheiben (24, 26) erhitzte Luft nach oben durch die dem oberen

   Feuerungsrahmenelenent (16) benachbarten öffnung

   (35) konvektiert,während entsprechend Luft von unten in den Luft Zwischenraum durch die dem Bodenelement (18) benachbarten öffnungen (37) in den Luftzwischenraun eingezogen wird, derart dass die konvektierende Luft dem Raum Wärme zuführt und gleichzeitig die Temperatur beider Glasscheiben (24, 26) jeder Tür (20_f 22) herabsetzt.

   2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

   a) die seitlichen, das obere und das untere Feuerungsrahmenelement (12, 14, 16, 18) mit ihren Vorderflächen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegend ange-

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   Dlpl.-rhys. lU-inrkh St-ids rjtt-nl.inw.ill liii-t-.t.nlli-r II..I1.· ir< IV tl.uh MOS ο200 Wiesbaden I . <;'-' (OM 21) 5653B2

   bracht sind,

   b) die Türen (20, 22) an ihrem Türrahmen (28) kantenbereiche aufweisen, die sich nit den Vorderflächen der Feuerungsrahmenelemente überlappen, derart, dass dort eine im wesentlichen dichter Abschluss gebildet ist.

   3) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalteeeinrichtun^en für die Glasscheiben (24, 26) der Türen (20, 22) eine Mehrzahl von Clipsklammern (30) enthalten, die vom Rahmen (28) jeder Tür (20, 22) getragen werden und auf die sich gegenüberliegenden Oberflächen der Scheiben (24, 26) greifen, um diese in einem vorherbestimmten Abstand zu halten.

   Ό Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Türrahmen (28) Kanalprofilelemente mit Schenkelpaaren aufweisen, wobei diese Schenkel auf die Kantenbereiche der Glasscheiben (24, 26) greifen, und dass die zwischen den Schenkeln angeordneten Stege (32) der Kanalprofilelemente die Luftdurchtrittsöffnung (35, 37) enthalten.

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   5) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

   a) die seitlichen Elemente (12, 11) des Feuerungsrahmens mit kastenförmigem Querschnitt und länglich gestreckten Seitenwänden sowie offenen Enden als Luftdurchlass zu dem zugeordneten horizontalen oberen Feuerungsrahmenelement (16) ausgebildet sind und

   b) das obere Feuerungsrahmenelement (16) Einlasse an den offenen Enden der kastenförmigen Teile (12_f 11) zur Aufnahme der von den seitlichen Feuerungsrahmenelementen (12, 11) abgegebenen Luft sowie Auslässe (51) zum Auslassen der in ihm geführten Luft in den Raum aufweist.

   6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass a) das obere Feuerungsrahmenelement (16) als Kastenabschnitt mit länglichen Seiten und kürzeren Querenden ausgebildet ist, und

   b) die Luftaustrittsöffnungen (51) an einer der länglichen Seiten angeordnet sind.

   7) Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination mit einer Wärmetauscher-Einrichtung mit folgenden Merkmalen:

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   a) eine Dampfkessel-Überhitzereinheit (60), die zum Installieren zwischen der Rückwand (61) und dem Sims (63) einer Feuerung und zum Abziehen von Wärme aus den heissen Abgasen des in der Feuerung unterhaltenen Feuers ausgebildet ist,

   b) dass diese Darapfkessel-uberhitzereinheit (60) mit einem Dampfauslass (66 bzw. 67) und einem Wassereinlass (68 bzw. 69) ausgestattet ist,

   c) eine unter Atmosphärendruck arbeitende Dampf-Radiatoreinheit (86 bzw. 120 bzw. 124, 126) zum Installieren an von der Kessel-Überhitzereinheit (60) entfernter Stelle,

   d) das3 die Radiatoreinheit (86 bzw. 120 bzw. 124, 126) einen Dampfeinlass (88), einen Wasserauslass (90) und eine Einfüll- und Entlüftu:.gsöffnung (101 bzw. 122 bzw. 128) aufweist, die ständig zur Schaffung eines isobaren Dampfsystems nach der Aussenatmosphäre offen ist, und

   e) Leitungsverbindungen (88, 90) zwischen den Dampfeinlass der Radiatoreinheit (86 bzw. 120, 124, 126) und den Dampfauslass der Ke3sel-Überh.itzereinheit (60) und zwischen den Wasserauslass der Radiatoreinheit (86 bzw. 120 bzw. 124, 126) und dem Wassereinlass der

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   Dipl.-Phys. Heinriih Si-iJs I'jtrnt.inwjll Hu lsi.till, r I lolu· If. 1'oKtl.nh 5105 6200 Wiesbaden 1 ■ Qt (061 21) 5653 82

   Kessel-Überhitzereinheit (60), derart, dass Dampf von der Kessel-Überhitzereinheit (60) zur Radiatoreinheit strömt, dort kondensiert und Wärme abgibt, während das Kondensat von der Radiatoreinheit in die als Wärmetauscher dienende Dampfkessel-Überhitzereinheit (60) zurücklaufen kann.

   8) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiatoreinheit (86) zur Erhöhung ihres Radiatorwirkungsgrades mit einem Gebläse (102) ausgerüstet ist.

   9) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass

   a) die Radiatoreinheit ein langgestrecktes Rohr (124) enthält, das dazu ausgebildet ist, teilweise um den Raum herum installiert zu werden, und

   b) eine Reihe von wärmeabstrahlenden Rippen (126) auf diesem Rohr zur Verbesserung der Wärmeübertragung auf die Luft des Raumes angebracht ist.

   10) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiatoreinheit (120 bzw. 124, 126) an einer

   I höheren Stelle als die Dampfkessel-Überhitzereinheit(6D) j

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   angebracht ist, so dass das in der Radiatoreinheit kondensierte Wasser durch Eigengewicht zur Darapfkes3el-Uberhitzereinheit (60) zurückläuft.

   11) Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass

   a) die Radiatoreinheit (86) an tiefere· Stelle als die Dampfkessel-Überhitzereinheit (60) angebracht ist und

   b) die Radiatoreinheit (86) zusätzlich eine elektrisch betriebene Pumpe (99) zum Zurückführen des kondensierten Wassers in die Dampfkessel-Überhitzereinheit (60) enthält.

   12) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass

   a) das Gebläse (102) mit einer elektrisch betriebenen

   Steuervorrichtung ausgestattet ist und b) eine auf Wärme ansprechende Sonde an die Radiatoreinheit (36) angesetzt und mit der elektrischen Steuervorrichtung für das Gebläse (102) zur

   Regulierung der Arbeitsgeschwindigkeit des Gebläses

   in Abhängigkeit von der Temperatur an der Radiatoreinheit (86) angeschlossen ist.

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   13) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass

   a) die Steuerschaltung für das Gebläse (102) einen

   Triac (106) enthält, b) die Wärmesonde einen Diac (108) enthält und

   c) die thermische Steuerung einen mit dem Diac (108) verbundenen Thermistor (10U) aufweist.

   14) Vorrichtung zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Feuerun-i

   gen, beispielsweise Kaminen, insbesondere nach einem '

   der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine ι

   I Dampfkes3eleinheit (60) zum Installieren zwischen der ^;

   i Rückwand (61) und dem Sims (63) (oder Sturz), die !

   in Kombination enthält: :

   a) eine im wesentlichen horizontal vor der Rückwand (61) anzubringendes, langgestrecktes, als Kesselkammer ausgebildetes Hohr (62),

   b) eine Reihe von wärmeleitenden, auf diesem Rohr (60) angebrachten Rippen (6Ό, die sich zur Aufnahme von Wärme aus den heissen Abgasen quer zur

   Rohrachse erstrecken,

   » einen mit der Kammer (Rohr 62) verbundenen Dampfauslass (66 bzw. 67),

   d) einen mit der Kammer (Rohr 62) verbundenen Waseereinlass (68 bzw. 69) und !

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   Dlpl.Phys Heinrich Srids Patentanwalt BirrMüiltrr Muhe 15 l'ostfaih 5105 6200 Wiesbaden 1 ■ & (061 21) 56 5302

   e) eine sich län^s des Rohres (62) erstreckende

   Blende (70, 74), die zum einstellbaren Begrenzen der über die wärmeleitenden Rippen (64) geführten Strömung von heissen Gasen ausgebildet ist.

   15) Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klappe (52) nahe dem Rohr (62) schwenkbar dazu angebracht ist, wahlweise einen zu den Rippen (64) des Rohres (62) führenden Kanal für die heissen Gase oder einen an den Rippen (64) vorbei in den Schornstein führenden By-Pass (vergl. Fig. 8) für einen Teil der heissen Gase zu bilden.

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