DE3020360C2

DE3020360C2 - Kamineinsatz

Info

Publication number: DE3020360C2
Application number: DE19803020360
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: 1984-04-19
Also published as: DE3020360A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kamincinsatz zur Wasscrerhitzung mit einem hohlen Boden und einer hohlen Ruckwand, die mindestens im oberen Bereich nach vorn geneigt ist und feuerraumseitig mit von unten nach oben verlaufenden Lamellen bestückt ist. Ein solcher Kamineinsatz ist durch das DE-GM 79 36 060 bekannt

Bei dem dort beschriebenen Heizungskessel für einen offenen Kamin, sind der Boden, die Rückwand und die beiden Seitenwände wasserführend ausgebildet. Die Rückwand des Kessels erstreckt sich geneigt nach vorne geradlinig aufwärts. Dadurch wird bewirkt, daß die heißen Rauchgase bei ihrer Aufwärtsströmung auf die geneigte Fläche der Rückwand auftreffen und an dieser entlangstreichend einen Teil der Wärme abgeben, bevor sie in den Kamin entweichen. Die feuerraumseitige Rückwand kann zur Verbesserung des Wärmeübergangs profiliert ausgebildet oder mit Rippen versehen sein. Diese Ausführungsform ermöglicht keine optimale Ausnutzung des Wärmeinhalts von Flammen und Rauchgasen, weil sich die Einwirkung der aufsteigenden Flammen und heißen Abgase im wesentlichen nur auf den mittleren Bereich der Rückwand beschränkt.

Zum Stande der Technik gehört ferner die CH-PS 6 10 086. Daraus ist ein Kamineinsatz bekannt, welcher aus drei Gußelementen besteht, nämlich einem Boden mit Deckel und Rost und einer hohlen Rückwand mit horizontalen Rippen zur Vergrößerung der Wärmeaustauschflädie. Dieser Einsatz ist dazu bestimmt, in bestehenden offenen Kaminen die Flamme und die heißen Rauchgase zur Erzeugung warmer Luft auszunutzen. 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, wo sie in erwärmten Zustand in den Wohnraum abgegeben wird.

Aus der FR-PS 22 70 532 ist ein Kamin bekannt, dessen Boden und Rückwand wasserführende Kanäle aufweisen, wodurch eine mäanderförmige Strömungsführung an der gesamten Boden- und Rückwandfläche erzwungen wird.

Die DE-GM 79 11 914 zeigt einen Kamin mit einer abgewinKelten wasserführenden Rückwand, die keine besonderen Maßnahmen zur optimalen Ausnutzung der Wärmequellen und zur Wasserführung erkennen läßt.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus. einen Kamineinsatz der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß eine bessere Ausnutzung der Wärmequellen (heiße Rauchgase, Flammen) und damit bei gegebenen Abmessungen eine größere Heizleistung erzielt werden kann. Der Kamineinsatz soll in seinem Aufbau einfach gestaltet sein und einen nachträglichen Einbau in bereits vorhandene Kamine ohne besondere bauliche Veränderungen ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung erfolgt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die besondere sirahlenförmige Anordnung der Lamellen bewirkt, daß die Flammen und Rauchgase statt zu konvergieren, fächerartig auseinandergerissen werden und damit eine wesentlich grriBere Fläche der Rückwand bestreichen, so daß eine optimale Ausnutzung ihres Wärmeinhaltes erzielt wird.

Nützliche Weiterbildungen sind in den Patentansprü chen 2— Il angegeben. Dabei handelt es sich um eine Gruppenanordnung der Lamellen am vertikalen und am geneigten Teil der Rückwand, wobei entsprechend dem Lamellenabstand auch die Tiefe der durch benachbarte Lamellen gebildeten rauchgasführenden Kanäle zunimmt; ferner um die Unterteilung von Boden und

Rückwand für eine Zwangsführung des Wassers, welche derart gestaltet ist, daß das zufließende Wasser zuerst die kühleren seitlichen Zonen des Bodens und der Rückwand durchströmt und dann nach fortschreitender Erwärmung in die heißeren mittleren Zonen des Einsatzes geführt wird, wodurch sich gegenüber vorbekannten Ausführungsformen eine wesentlich höhere Temperatur des abgegebenen Wassers und damit eine bessere Wärmeausnutzung ergibt.

Durch eine entsprechende Wärmeisolierung des das Warmwassers abgebenden Rohrausganges können Wärmeverluste vermieden werden. Entsprechende Isolierungen zur Vermeidung von Wärmeübergangsverlusten sind aucii für die Hauptstege innerhalb des Bodens möglich. Die Hauptstege und der Mittelsteg können beidseitig dicht mit dem Einsatz verschweißt sein. Außerdem kann am oberen Ende des Mittelstegs ein Lüftungsschlitz ausgespart bleiben.

In der Zeichnung ist ein Ausführunjsbeispiel der Erfindung schemalisch dargestellt; es zeigt ²⁽¹

F i g. 1 eine Vorderansicht eines Kamineinsatzes,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Kamineinsatzes gemäß Fig. 1.

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Kamineinsatz gemäß Fig. 1, -'s

Fig.4 eine Draufsicht auf den Boden des Kamineinsatzes bei entfernter oberer Bodenabdeckung, und

F i g. 5 eine Vorderansicht auf die Rückwand des Kamineinsatzes bei entfernter Rückwandabdeckung.

Der in den Figuren dargestellte Kamineinsatz ist dazu ^J" bestimmt, in einen offenen Kamin 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 ^j) Rückwand 2, wobei der untere Teil 3 der Rückwand 2 senkrecht zum Boden 1 angeordnet ist, währenddessen der obere Teil 4, ab etwa einem Drittel der Rückwandhöhe, etwas nach vorne geneigt ist, um eine gute Heizwirkung mit Abstrahlung zu erzielen. Der ^M] Neigungswinkel λ des Oberteils 4 beträgt etwa 10° bis 30^c 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 Wärme- '' transport zirkulieren kann. Im Boden 1 ist eine quadratische öffnung 5 für den Rost 6 der Feuerstelle ausgespart. Bei inderen 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 War- " meübertragungsfläche der Rückwand bewirken und die andererseiis zur Führung der Flammen bzw. der Rauchgase dienen. Diese Lamellen 10 sind in Gruppen strahlenförmig angeordnet, wobei ihre Abstünde sich von unten nach oben erweitern. Der Mittelpunkt der ^b" radial nach außen und nach oben gerichteten Lamellen 10 befindet sich etwa auf der Höhe des Hohlbodens 1. Durch benachbarte l.amellen Kl weiden sich nach oben vergrößernde Kanäle 11 gebildet. Mittels der Lamellen 10 h/w. der Kanäle 11 und erreicht, daß die Mammon '' b/w. die heilten Rauchgase lacherariig ausemaiklergerissen werden und einen grüßen Anteil der Rückwandoberflache bestreichen, so daß die Wärmeabgabe des

Feuers an die Ruckwand sehr groß ist.

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

Die Rückwand weist oben eine Muffe 12 für die Entlüftung auf sowie beidseitig je ein Einsatzrohr 13, damit die Thermostatfühler eines nicht näher dargestellten Überwachungsgerätes links oder rechts eingebaut werden können.

Wichtig für den hohen Wirkungsgrad des Kamineinsatzes 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 Erwärmung 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 Kanalisierung zu erreichen.

Der Boden 1 ist durch die voll verschweißten Hauptstege 14 in einen inneren, die Rostöffnung 5 umhüllenden Hohlraum 15 und einen äußeren, den inneren hohlraum 15 auf drei Seiten umgebenden Hohlraum 16 unterteilt. Die Rückwand 2 weist einen voll verschweißten Mittelsteg 17 auf, der den Rückwandinnenraum halbiert und nur oben einen kleinen Entlüftungsschlitz 18 aufweist, der die beiden Halbräume miteinander verbindet. Die beiden Halbräume sind nochmals in Längsrichtung unterteilt, und zwar mittels der beiden Trennwände 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 gleichmäßig 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 Rohrausgang 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 I; — ier.kbleche 27 derart anzuordnen, daß sie abwechskingsweise \<>n der einen bzw. der anderen Kanal- oder I lohlraumseiienuand in das Wasser hineinragen und dieses zu einer miianderförmigen Strömung zwingen.

Der beschriebene kamin-Warmw assereinsatz bildet zusammen mit dem Steuer- und Überwachungsgerät

cine Hinheil, die für drei verschiedene Kinsalzbereiche konzipiert ist: für den Anschluß an einen Solarboiler; als Krgän/ung zu einer l'k'kirospeicherhei/iing oder als Zusat/.hcizung zu einem bestehenden I-Iektroboilcr. Selbstverständlich sind auch Kombinationen mit anderen 1 leizsystemen möglich. Das Steuer- und Überwachungsgerät übernimmt die Schaltfunktionen. melde! die Bctriebsbereitschall und gibt ein optisches und akustisches Signal, falls irgendwo einmal eine Störung vorkommen sollte.

Der Rinsatz läßt sich als kompakte Kinnen problemlos und ohne besondere bauliche Maßnahmen in einen besiehenden Kamin nachträglich einbauen. Bei der Neuersteliung eines Kamins wird tier l'insat/ /weckniaßigerweise bis zu den Lamellen eingemauert, wobei die Rückwand und der Hoden isolier! werden zur Vermeidung von Wärmeverlusten.

Der Hinsat/ hat einen Wasserinhalt von ca. 25 I und wird mit 8 aiii abgepreßt. Hei einem llolzverbrauch von b bis 10 kg/h beträgt die Heizleistung hOOO bis IO 000 kcal/h.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Kamineinsatz zur Wassererhitzung mit einem hohlen Boden und einer hohlen Rückwand, die mindestens im oberen Bereich nach vorn geneigt ist und feuerraumseitig mit von unten nach oben verlaufenden Lamellen bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (10) in der Form nach oben divergierender Strahlen angeordnet sind, und daß die Hohlräume in innere und diese umgebende, äußere, wasserführende Kanäle (19, 20, 22,23) unterteilt sind.

2. Kamineinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (10) in getrennten Gruppen am vertikalen und am geneigten Teil der Rückwand angeordnet sind, >md daß entsprechend dem Lasnellenabstand auch die Tiefe der durch benachbarte Lamellen (10) gebildeten, rauchgasführenden Kanäle (11) zunimmt.

3. Kamineinsatz nach Anspruch 1, dadurch ge- -° kennzeichnet, daß der Boden (I) durch Hauptstege (J4) in einen inneren (15) und äußeren Hohlraum (16) unterteilt ist.

4. Kamineinsatz 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.

5. Kamineinsatz nach den Ansprüchen 3 und 4, w dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der benachbarten äußeren und inneren Kanäle (22, 23) miteinander in 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.

6. Kamineinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanälen (22, 23) und Hohlräumen (15, 16) Umlenkbleche (27) angeordnet sind, um den Strömungsweg des Wassers zu ⁴" verlängern.

7. Kamineinsatz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingangsstutzen (8) für den Wasservorlauf in den äußeren Bodenhohlraum (16) mündet, daß ein mit dem inneren Bodenhohlraum ⁴'"> (15) in Verbindung stehender Rohrausgang (25) diagonal nach außen führt, und daß ein Ausgangsstutzen (9) in diesen Rohrausgang (25) mündet.

8. Kamineinsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrausgang (25) doppelwan- '" dig ausgebildet ist und gegenüber dem äußeren Hohlraum (16) isoliert ist.

9. Kamineinsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstege (14) doppelwandig ausgebildet und isoliert sind. ^r>⁵

10. Kamineinsatz nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstege (14) und der Mittelsteg (17) beidseitig dicht mit dem Einsatz verschweißt sind.

11. Kamineinsatz nach Anspruch 10. dadurch ^b0 gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Mittelstegcs (17) ein Lüftungsschlitz (18) ausgespart ist.