DE3832011A1 - Thermobimetallgesteuerte heizregelung an kacheloefen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine thermobimetallgesteuerte Heiz­ regelung an Kachelöfen, wobei der sogenannte Kachelofen mittels seiner Ummantelung Wärme aufnimmt um sie vorzugs­ halber durch Konvektion in den Raum abzugeben.

Die aus keramischen Kacheln odgl. bestehenden Ummantelungen sind stets im Festsitz auf das jeweilige aus Guß, Stahl oder/und Thermomörtel bestehende Ofengehäuse aufgebracht. Eine solche Anordnung macht u.a. eine gleichmäßige Über­ tragung örtlich fixierter Brennkammerwandtemperatur unmöglich.

Um diese Nachteile eines Nur-Strahlungs- und Nur-Kachelspeicher­ ofens zu umgehen hat man vorwiegend im und am Oberteil des Ofengehäuses kaminartige Luftkanäle angeordnet, sie sollen eine Konvektion ermöglichen und die örtliche Überhitzung von Kacheln odgl. verhindern. Demzufolge galt bisher eine solche Anordnung als Voraussetzung für die Erstellung eines wärmeaus­ tauschenden sowie wärmespeichernden Kachelofens. Seine Nach­ teile liegen insbesondere darin, daß die Relation hinsichtlich Schwer- und Leistungsgewicht sowie den daraus resultierenden Herstellungspreis nicht optimal ist.

Hinzu kommt, daß der Weg der Verbrennungswärme, über die den Feuerungs-Stahlmantel ausgleichenden Schamottsteinen zu der keramischen Ummantelung, ein stets gewünschtes schnelles Aufwärmen des Raumes nicht zuläßt.

Um dennoch eine schnelle Raumerwärmung zu erreichen wird sehr oft die Zuzugluftklappe ganz geöffnet. Es wird stets der Feuerungstechnische-Wirkungsgrad, insbesondere bei Briketts und regenerativen Brennstoffen, erheblich reduziert. Auch mindert hohe Abgastemperatur und Geschwindigkeit das gewünschte Dauerbrandverhalten.

In Anlehnung an Thermodynamik und Bernoullische Gleichung nimmt demnach die Geschwindigkeit der Abgastemperatur beim Fortschreiten in einer Strömung zu, so nimmt die Temperatur in Fortschrittsrichtung ab, aber mit abnehmender Geschwin­ digkeit nimmt die Temperatur zu.

Bekannt sind thermobimetallgesteuerte Zuzugluftklappen nur an Dampf- und WW-Heizkessel, aber an mit festen Brennstoffen beschickten Kachelöfen und eisernen Durchbrandöfen sowie auch an ihren bekannten Zweitluft-Schiebern vermißt man eine Thermobimetallsteuerung.

Bei Vernachlässigung von Genauigkeitsgraden verhindert eine solche Heizregelung gegenüber einer vergeßlichen "von Hand­ regelung" stets das Durchbrennen und damit eine Brennstoff­ vergeudung, wobei die jeweiligen Kacheln bleibende Schäden erhalten können.

Andererseits verhindert oft Vergeßlichkeit und Unwissen eine ausreichende primäre (Zuzugluftklappe) sowie sekundäre (Zweitluftklappe) Verbrennungsluftzufuhr und es entstehen Schwelbrände mit penetranten Umweltgiften, weil die Methane nicht entflammen beziehungsweise sich nicht in Kohlendioxyd umwandeln können.

Eine konstante Verbrennungszufuhr ist bei Gas- und Ölöfen stets gegeben.

Kachelöfen der vorstehend genannten Gattungen, außer den gesetzten Kachelgrundöfen, werden einerseits meist dort einge­ setzt wo die Klimazone oder aber auch die Kosten eines zen­ tralen Heizsystems nicht lohnend erscheint und andererseits ist auch ein zusätzlicher Einsatz stets dort wirtschaftlich, wo verhältnismäßig kurzzeitig wechselnde Außentemperaturen vordergründig sind. Hierzu sei erwähnt, daß eiserne kachel­ lose Strahlungsöfen nach Art von sogenannten Kanonenöfen wohl den Raum schnell und hoch aufheizen, aber dabei nicht nur einen schlechten feuerungstechnischen Wirkungsgrad, sondern auch wenig Wohnkultur aufweisen.

Um diesen Mißständen zu entgehen, hat man neben längeren Abgaswegen und dickerer Ausmauerung klinkerartige Ver­ kachelungen vorgenommen, mit dem Resultat, daß nun fixierte und intensiv wirkende Strahlungsöfen - ohne regelbare Konvektion berechtigten Wünschen entgegen­ stehen.

In Gasöfen erhitzt die Gasflamme Heizflächen aus Metall oder/und Schamotte. Infolge größerer Heizleistung nimmt die Strahlung seiner jeweiligen Ummantelung zu und die Konvektion ab, wobei der Wärmeträger Luft starke Unregel­ mäßigkeit aufweist. Um diesen Mißstand zu beseitigen ist erfindungsgemäß ein durch die Ummantelung hindurch­ führendes vorgewölbtes sowie wechselsinniges Thermobi­ metall-Lochscheibenpaket angeordnet, daß den erforder­ lichen Abstand für eine umfangreiche konvektive Luft- Wärmeträgerbemessung kontinuierlich erwirkt und damit auch die jeweilige sonst anliegende Kachelwand vor Stau­ hitze schützt.

Auch Elektro-Speicheröfen werden wegen geschmackvoller Verschönerung verkachelt. Bei diesen Heizöfen kann, wegen der zwischen Speicherkern und Isolierung bestehen­ den schmalen Luftschacht-Flächen die auf Temperaturunter­ schiede basierende Konvektion nicht funktionieren. Deshalb sind ihnen ein Tagstrom betriebenes Gebläse, welches durch Pressung Warmluft erzeugt, luftschachtge­ mäß vorgelagert.

Erfindungsgemäß wird auch hierbei vorgeschlagen, daß u.a. aus Energie- und Kostenersparnisgründen, ein Thermobi­ metall-Lochscheibenpaket eingesetzt wird, daß mittels Abhebens dar gekachelten Isolierung vom Speicherkern eine kosten- und geräuschlose Konvektion stets gewähr­ leistet.

Ein weiterer nicht unerheblicher Nachteil dieser Elektro- Speicheröfen entsteht dadurch, daß wie in unzugänglichen stets verschmutzten, zuchtfähigen Zuluftschächten o. dgl. auch hier die darin entstehenden ansteckungsfähigen Bakterien und auch Viren, mit dem lungengängigen Staub, infolge langjähriges Wiederanheizen des Wärmeträgers, Luft in die Raumluft geblasen wird. In solchen klima­ tisierten Häusern, einschließlich Kliniken sind die Infek­ tionen nachweisbar zahlreicher als normal.

Um ein desinfizierendes Reinigen der einzelnen Isolier­ wände leicht zu ermöglichen werden sie jeweils, mittels in der Isolierwand geführten und mit Kordelgewinde ver­ sehenen Gleitspindel-Schraubmuttern, im gewünschten Ab­ stand vom Speicherkern bewegt.

Eine der vorausgesagten Wetterlage bzw. Außentemperatur angepaßten Raumerwärmung kann auch ohne äußere Thermobi­ metallsteuerung dadurch erreicht werden, daß die jeweilige in zwei Gleitspindeln lagernde gekachelte Isolierwand vom Speicherkern entsprechend bewegt wird, d.h. je näher oder je weiter die Isolierwände vom Speicherkern entfernt sind, desto geringer bzw. größer ist seine Wärmeabgabe.

Die Total-Aufheizung in einem Nachtstrom-Speicherofen ist stets vom E.-Werk vorprogrammiert ungeachtet von Tages­ temperaturveränderungen.

Eine weitere Wert- und Anwendungsminderung infolge ört­ licher Farb-Überhitzung keramischer Heizofenummantelung können künstlerisch wertvolle Kacheln erfahren, wie sie neuerdings von namhaften Porzellanmanufakturen, u.a. von Zeiss-Jena, hergestellt werden.

Hiervon tatsachengemäß ausgehend ist es daher die Auf­ gabe der vorliegenden Erfindung, eine thermobimetall­ gesteuerte Heizregelung an Kachelöfen odgl. zu schaffen, welche einfach und daher höchst kostengünstig herstellbar ist und die in bisher nicht möglich gehaltene Weise nicht nur Strahlung, Konvektion und Wärmespeicherung haus­ hälterisch sinnvoll zusammenführt, sondern auch gleich­ zeitig jede wertvolle keramische Ummantelung insbeson­ dere Kacheln, werden durch neu geschaffene Konvektions­ möglichkeit, vor Überhitzung geschützt.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß mittig bspw. in den jeweiligen Wänden eines Feuerungs-Stahlmantels ein mit einer vierkantigen Zen­ trierachse versehener zylindrischer Hohlkörper angeordnet ist, wobei eine durch die Kachelwand hindurchführende Zentrierachse vorgewölbte wechselsinnige Thermobimetall- Lochscheiben mit einer gegen die Kachelwand o. dgl. wider­ gelagerten Druckfeder aufnimmt, welche mittels einer Zentrierachsen-Schraubkappe einen stetigen Anpreßdruck einer umrahmten und Alu-bewehrten Kachelwand auf ein Thermobimetall-Lochscheibenpaket ausübt, um abhängig von der jeweiligen Temperatur im Lochscheiben- Hohlkörper konvektiv wirkende Abstände zwischen Heizofen- und Kachelwand herzustellen; damit aus einem bisher Nur-Strahlungskachelofen einer mit selbstregelnder Kon­ vektion wird, wobei eine daraus resultierende verbrennungs­ technische Regelung, mittels einer an der horizontalen Oberkachelwand befestigten und mit der Zuzugluft- sowie Zweitluftklappe zugverbundenen Verstellkette, stets erreicht wird.

Um weitere dem Haushalt dienende Anwendungen zu ermöglichen, ist die Oberkachelwand als eine mit Wasser füllbare Ver­ dunstungs- und Aufwärmmulde ausgebildet, wobei ein in Horizontallage arretierbarer Siebdeckel zugleich als Anrichte gebraucht werden kann.

Wird zusätzlich eine Modernität gewünscht, so ist nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung der Einsatz von bekannten keramischen Elektro-Kochmulden, in der mit geregelter Restwärme beaufschlagten Oberkachelwand, vorgesehen.

Um die in einer Kachelwandbohrung gelagerten Zentrier­ achse zu entlasten, weisen die eisernen Heizöfengehäuse sowie Speicherkerne mittels Kordelgewinde verstellbare Gleitspindeln auf.

Erfindungsgemäß, als Mittel und Verfahren bestehen die Kachelwände im wesentlichen daraus, daß schlüssig auf einer Bodenschalung und in einem U-förmigen, goldeloxier­ ten Hartalu-Rahmen zusammengefügte Kacheln sowie Lager­ hülsen fest eingelegt werden auf denen eine Alu-Bewehrungs­ matte eingesetzt wird um nachfolgend diese, sowie eine daraufgesetzte deckelartige Zweitbewehrung, abschließend mit kohäsiven Thermomörtel zu füllen.

Weitere vorteilhafte Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels, das in den einzelnen Figuren der Zeichnung dar­ gestellt ist.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt eines gesetzten Kachel­ grundofens im Konvektionszustand,

Fig. 2 eine geschnittene Vorderansicht eines Thermobi­ metall-Lochscheibenpakets in Sitz- und Arbeitsendstellung,

Fig. 3, 4 und 5 als geschnittene, abgewandelte Vorder-, Seiten und Draufsicht eines gekachelt-schamottierten, eisernen Durchbrandofens mit Kochmulden,

Fig. 6 ein im kalten Durchbrandofen eingesetztes Thermo­ bimetall-Lochscheibenpaket in geschnittener Vorderansicht,

Fig. 7 die schematische Schnittdarstellung mit konvektiv bimetallgesteuerten Kachelwänden an einen Gasheizofen,

Fig. 8 eine geschnittene Vorderansicht eines Nachtstrom- Speicherofens im Heiß- und Kaltzustand,

Fig. 9 und 10 die schematische Heiß-Kaltdarstellung des Thermobimetall-Lochscheibenpakets,

Fig. 11 eine Vorderansicht einer Kachelwand und

Fig. 12 die Draufsicht im Schnitt mit der Schalung und zwei Alu-Bewehrungsmatten.

Fig. 13 die Vorder- und Seitenansicht die in den Kacheln einzusetzende Spannhülse,

Fig. 14 eine Vorderansicht des Eckteils einer Kachelwand und

Fig. 15 die Seitenansicht mit ihrer Beschichtung.

In Fig. 1 ist 1 das Kachelgrundofengehäuse mit seinen keramischen Heizwänden in denen jeweils die Außenhülsen 2 und in ihnen der Thermo-Hohlkörper 3 abständig im Festsitz lagern.

Die Einsetzung von Außenhülsen ist nur bei sehr hohen ca. 1200°C Feuerraumtemperaturen erforderlich.

In der Gründung 4 des Thermo-Hohlkörpers 3 ist die Zen­ trierachse 5 geschweißt, beide führen die zu einem Paket zusammengefaßten Thermobimetall-Lochscheiben 6 in wechsel­ sinniger Aneinanderreihung.

Eine solche Anordnung von Thermobimetall-Lochscheiben 6 und durch ihren mittels thermischer Alterung erreichten Stabil­ zustand, unter langzeitiger Ausnutzung des Ausbiegungs- und Krafteffektes, sind Arbeitstemperaturen um 500°C normal. Auch werden hierbei keine Gas- oder Wasserventile sondern nur Kachelwände 7 zwecks Konvektion bewegt.

Damit eine solche Bewegung bei einer gewichtigen Kachel­ wand 7 problemlos bleibt, sind zur Unterstützung der Zentrierachse 5 in den jeweiligen Heizwänden o. dgl. die Gleitspindeln 8 eingesetzt.

Fig. 2 zeigt eine von der Heizwand 9 distanzierte Kachel­ wand 7, wobei ihr Außendruck auf die paketierten Thermo­ bimetall-Lochscheiben 6 mittels der Druckfeder 10 und der Schraubkappe 11 stetig bleibt.

Um eiserne Strahlungs-Durchbrandöfen neben der durch Heiz­ temperatur geregelten Konvektion auch lufthygienische und haushälterische Anwendungen zu ermöglichen, ist die hori­ zontale Oberkachelwand 12 u.a. als Hydrobecken 13, aus­ gebildet. (Nach Fig. 3)

An der Oberkachelwand 12 ist der Siebdeckel 14 befestigt, er dient, arretiert, zugleich als Anrichte.

Durch das Hydrobecken 13 führt die Zentrierachse- und Gleitspindelbohrung 15, 16, wenn darin nicht wasserhal­ tende Materialien eingesetzt sind, dann dient das Hydro­ becken 13 als Kochmulde 17 die darin das vorzugsweise keramisches Kochheizplatten-Aggregat 18 aufnimmt. (Nach Fig. 4).

Aus der Lufttechnischen Thermobimetallsteuerung ergibt sich für mit festen Brennstoffen betriebene Durchbrandöfen auch eine verbrennungstechnische Regelung. Gegenständlich besteht diese Regelvorrichtung aus einer an der Ober­ kachelwand 12, der Zweiluft- und Zuzugluftklappe 19, 20 befestigten Verstellkette 21, sie gewährleistet den für eine Flammbildung erforderlichen Luftüberschuß und auto­ matisiert eine Heiz-Intervallregelung.

Gas- und Ölheizöfen mit Außenluftzufuhr und Bunsen- bzw. Verdampfungsbrennern unterliegen, insbesondere ohne Kacheln und Wärmetauschern 22, oft hohen, von den Heizwänden 9 ausgehenden Strahlungstemperaturen. (Nach Fig. 7).

In diesem kausalen Zusammenhang sind auch hier Thermobi­ metall-Lochscheiben 6, die in der Stahlwandung 23 einge­ setzten Außenhülsen 2 lagern, angeordnet. So führt er­ strebte, mittels Kachelwänden 7 erreichte, Konvektion und Wärmespeicherung zu besseren heizungs- und wärme­ technischen Ergebnissen ohne Gebläseeinsatz. Gasströmungen sind hierbei nicht physikalisch konvergenz, sondern mehr­ seitig horizontal advektionsschichtig.

Elektro-Speicheröfen verbrauchen durch Gebläse Tag-Strom, wobei die unzugänglichen Flächenabstände 24, zwischen Speicherkern 25 und Isolierung monatelang einer Sommer- Raumlufttemperatur ausgesetzt sind, die eine Bakterien- und Virusartenbildung nicht ausschließen. Man kann wohl die, aus ästhetischen Gründen, auf der Isolierung aufgesetzten Kacheln abwischen, aber eine Sauberhaltung der inneren Flächenabstände 24 bleibt unmöglich.

Um ein mögliches Raum-Einblasen von Bakterien bzw. auch Vieren zu verhindern, müßte der Speicherkern 25 mehrmals zum Sommertarif aufgeheizt werden.

Die Isolierung besteht aus jeweils fünf auf Gehrung zuge­ schnittenen Isolierkörpern 26 auf denen Kacheln aufge­ bracht sind.

Die Isolierkörper 26 weisen die Senkbohrungen 27 für die im Speicherkern 25 eingelassenen Führungsbolzen 28 auf. Stromseitig sind neben zwei Führungsbolzen die Kabeldurch­ bohrungen 29, in denen jeweils die Stromschiene 30 lagert, angeordnet.

Um eine Vereinfachung und eine Unversehrtheit der mit dem Isolierkörper 26 homogen verbundenen Kacheln 31 zu er­ reichen, weist das Thermobimetall-Lochscheibenpaket 32 eine im Distanzhohlkörper 33 arretierte Kurz- Zentrierachse 34 auf, wobei in Gleitverbindung mit den Führungsbolzen 28 das Thermobimetall-Lochscheibenpaket 32 im Preßsitz des Mitnehmers 35 in der Bohrung 36 lagert. Ein unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizient läßt eine Demontage des Isolierkörpers nur im kalten Zustand zu. (Nach Fig. 8, 9, 10).

Die luftaustauschende und wärmespeichernde Kachelwand 7 besteht im wesentlichen aus in einem U-förmigen Rahmen 37 eingefaßten Kacheln 31 und den Bewehrungsmatten 38. Diese Bauelemente auf der Bodenschalung 39 aufliegend bilden nach einer Beschichtung aus Schamottmehl, Zement und Gips die Kachelwand 7, wobei für die jeweiligen Kachelwand-Bohrungshülsen 40, in der Bodenschalung 39 arretierten Bohrungskerne 41, eingesetzt werden. (Nach Fig. 11, 12).

Wahlweise besteht eine andere Kachelwand-Ausführungsform aus mit kohäsiven Thermomörtel 42 o. dgl. beschichteten Kacheln 31, die in den jeweiligen Stirnseiten die Bohr­ löcher 43 aufweisen in denen zwecks statischer Kachelver­ bindung bekannte Spannhülsen 44 eingesetzt sind.

Die Erfindung läßt für den Fachmann variable Möglich­ keiten insbesondere für Einzelfälle zu ohne dadurch den Erfindungsgedanken zu beschränken. Beispielsweise ist es leicht möglich, die Thermobimetall-Lochscheiben mit Tellerfedern zu koppeln.

Claims (9)

1. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung an Kachelöfen auf deren jeweiliges aus Guß, Stahl oder/und Thermo­ mörtel bestehendes Ofengehäuse Kacheln im Festsitz auf­ gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß mittig in den jeweiligen Heizwänden des Kachelgrundofengehäuses (1) oder in den Stahlwandungen (23) o. dgl. von Heizöfen die Außenhülse (2), in welcher der Thermo-Hohlkörper (3) abständig im Fest­ sitz lagert, angeordnet ist und in dem Thermo-Hohlkörper (3) die Zentrierachse (5), auf der vorgewölbte, wechselsinnige Thermobimetall-Lochscheiben (6), mit der stets gegen die Kachelwand (7) widergelagerten Druckfeder (10), aufge­ reiht sind, befestigt ist, wobei die thermisch bestimmten Bewegungen der Thermobimetall-Lochscheiben (6) auf die Kachelwand (7) Konvektion erzeugende Abstände, zwischen der Heiz- und Kachelwand (9, 7), herstellen, damit aus einem bisher Nur-Strahlungskachelofen beziehungsweise Strahlungsheizofen einer mit selbstregelnder Konvektion wird, um andererseits eine daraus resultierende verbrennungs­ technische Regelung, mittels einer an der horizontalen Oberkachelwand (12) befestigten und mit der Zuzugluft- und Zweitluftklappe (20, 19) zugverbundenen Verstellkette (21), stetig zu erreichen.

2. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Heizwänden (9) und Stahlwandungen (23) Gleitspindeln (8) beziehungsweise Führungsbolzen (28) befestigt sind, die in den Gleitspindel­ bohrungen (16) o. dgl. der jeweiligen Kachelwand (7) lagern.

3. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung nach den An­ sprüchen 1 u.2, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Oberkachel­ wand (12) als ein mit Flüssigkeit füllbares Hydrobecken (13) ausgebildet ist, wobei der angelenkt befestigter Sieb­ deckel (14) zugleich als Anrichte dienen kann.

4. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung nach den Ansprüchen 1, 2 u. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkachelwand (12) die Kochmulde (17) aufweist in der das Kochheizplatten- Aggregat (18) eingesetzt ist.

5. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung nach den Ansprüchen 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermobimetall-Loch­ scheiben (6) paketartig im Thermo-Hohlkörper (3) zusammen­ gefügt und in der jeweiligen Außenhülse (2) eines Gas- oder Ölheizofens lagern, wobei die auf der Zentrierachse (5) und Gleitspindel (8) wärmebewegte Kachelwand (7) einen entsprechenden Abstand von der Heizwand (9) einnimmt um somit stets eine Konvektion zu ermöglichen.

6. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung nach den Ansprüchen 1, 2 u. 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Speicherkern (25) eines Elektro-Speicherofens die Führungsbolzen (28) und Distanzhohlkörper (33), welche jeweils eine Halb-Zentrier­ achse (34) aufnehmen, angeordnet sind.

7. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung nach den Ansprüchen 1 u. 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zieharmonikaartige Loch­ scheibenpaket (32) den ansatzförmigen Mitnehmer (35) aufweist, der in der Bohrung (36) des jeweiligen Isolier­ körpers (26) arretiert ist, wobei die Kacheln (31) nicht durchbohrt werden müssen.

8. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung nach den Ansprüchen 1 u. 2 dadurch gekennzeichnet, daß die den Flächenabstand (24) bildende Kachelwand (7) aus in dem U-förmigen Rahmen (37) eingefaßten Kacheln (31) und den Bewehrungsmatten (38) besteht, wobei diese Bauelemente auf der Bodenschalung (39) aufliegend, - nachfolgend einer aus Schamottmehl, Zement sowie Gips bestehenden Beschichtung unterliegen und für die Gleitspindelbohrungen (16) beziehungsweise Kachelwand- Bohrungshülsen (40) die jeweiligen Bohrungskerne (41) eingesetzt worden sind und

9. Thermobimetallgesteuerte Heizregelung nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kachelwand aus mit kohäsivfähigen Thermomörtel (42) o. dgl. beschichteten Kacheln (31) besteht, die in den jeweiligen Stirnseiten die Bohrlöcher (43) aufweisen in denen zwecks statischer Kachelverbindung bekannte Spannhülsen (44) eingesetzt sind.