EP4379264A1 - Wärmespeicher-vorrichtung - Google Patents

Wärmespeicher-vorrichtung Download PDF

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EP4379264A1
EP4379264A1 EP23204172.3A EP23204172A EP4379264A1 EP 4379264 A1 EP4379264 A1 EP 4379264A1 EP 23204172 A EP23204172 A EP 23204172A EP 4379264 A1 EP4379264 A1 EP 4379264A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat storage
storage device
protrusions
flue gas
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23204172.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Konrad Schwörer
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Individual
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Publication date
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Publication of EP4379264A1 publication Critical patent/EP4379264A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/02—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24B—DOMESTIC STOVES OR RANGES FOR SOLID FUELS; IMPLEMENTS FOR USE IN CONNECTION WITH STOVES OR RANGES
    • F24B1/00—Stoves or ranges
    • F24B1/18—Stoves with open fires, e.g. fireplaces
    • F24B1/191—Component parts; Accessories
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/34—Elements and arrangements for heat storage or insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M2700/00—Constructional details of combustion chambers
    • F23M2700/005—Structures of combustion chambers or smoke ducts
    • F23M2700/0053—Bricks for combustion chamber walls

Definitions

  • the invention relates to a heat storage device with a heat storage stone with a surface, a bottom surface and four side surfaces, wherein the surface is provided for lining the inner surfaces of a combustion chamber of a heating device and/or a system adjacent to the combustion chamber and forming a flue gas discharge system consisting of one or more ceramic flues, the respective outlet of which opens into a chimney.
  • Heat storage devices of the type mentioned above are used in the prior art to absorb heat from the combustion chamber of a stove and release it back into the environment over as long a period as possible, in particular for heating a living space.
  • the known heat storage devices however, have the disadvantage that a transfer of heat from the heat produced in a combustion chamber of a stove by means of combustion processes taking place there Flue gases in a corresponding heat storage stone is not very effective.
  • the object of the invention is therefore to provide a heat storage device in which a transfer of heat from the flue gas formed in a combustion chamber of a furnace into corresponding heat storage stones is made possible more effectively than according to the prior art.
  • this object is achieved according to the invention in that the surface of the heat storage stone is provided with a plurality of protrusions which form an obstruction of predetermined strength for passing flue gas, the dimensions of which are calculated in order to extract heat from passing flue gas and to introduce it into the interior of the heat storage stone.
  • Preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims, the elements of which act in the sense of a further improvement of the approach to solving the problem underlying the invention.
  • the combination of features whereby the surface of the heat storage brick is provided with a plurality of protrusions forming an obstruction of predetermined thickness for passing flue gas, the dimensions of which are designed to extract heat from passing flue gas and introduce it into the interior of the heat storage brick, achieves that the effectiveness of a Heat transfer from a flue gas into heat storage stones adjacent to the flue gas is significantly increased compared to heat storage stones according to the prior art, regardless of the material and internal properties of the heat storage stones, solely by the surface design according to the invention.
  • a heat storage stone is square with an edge length of 15 cm to 20 cm and a thickness of 3 cm to 5 cm.
  • a round design can also be considered.
  • the protrusions are frustoconical.
  • the protrusions preferably have a base diameter of 0.5 cm to 1 cm and a tip diameter of 0.2 cm to 0.7 cm and a height of 0.1 cm to 0.5 cm.
  • the protrusions are designed as hemispheres.
  • the protrusions preferably have a base diameter of 0.5 cm to 1 cm and an apex height of 0.2 cm to 0.7 cm.
  • the protrusions are cuboid-shaped.
  • the protrusions preferably have an edge length of 0.5 cm to 1 cm and a height of 0.2 cm to 0.7 cm.
  • the protrusions can be designed in the form of pointed or blunt cones or wave structures with different curvatures, and can be triangular, round, slightly conical, oval, curved or pointed in plan and arranged in any possible orientation to the flow direction.
  • protrusions preferably three to five protrusions can be arranged in straight rows on the surface of a heat storage stone.
  • the protrusions are preferably arranged in successive rows, each offset by half a mutual distance.
  • the protrusions are formed integrally with a respective heat storage stone, and the heat storage stones are preferably made of a refractory material such as fireclay, ceramic or refractory concrete or also of a metal.
  • the heat storage device according to the invention shown contains a heat storage stone 100 with a surface 101, a lower surface 102 and four side surfaces 103, wherein the surface 101 is provided for lining the inner surfaces of a combustion chamber of a heating device and/or a system adjacent to the combustion chamber and forming a flue gas discharge system comprising one or more ceramic flues, the respective outlet of which opens into a chimney.
  • the surface 101 of the heat storage brick 100 is provided with a plurality of protrusions 110 forming an obstruction of predetermined thickness for passing flue gas, the dimensions of which are calculated to extract heat from passing flue gas and introduce it into the interior of the heat storage brick 100.
  • the heat storage stone 100 shown in the figures is square and has an edge length of 18 cm and a thickness of 4 cm.
  • the protrusions 110 are designed in a frustoconical manner, i.e. the conicity changes into a plateau from a given height and, unlike a cone, does not end in a point.
  • the protrusions 110 have a base diameter of 0.7 cm and a tip diameter of 0.3 cm and a height of 0.3 cm.
  • the protrusions 110 are arranged in successive rows, each offset by half a mutual intermediate distance, with four and five protrusions 110 being arranged alternately in a straight row.
  • the protrusions 110 are formed integrally with the heat storage stone 100.
  • the illustrated heat storage stone 100 is part of an arrangement of a larger plurality of heat storage stones 100, which together form a ceramic flue, the inlet of which opens into a combustion chamber of a furnace and the outlet of which opens into a chimney.
  • All heat storage stones 100 are made of a fireproof material, in the case shown, of refractory concrete.

Landscapes

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Abstract

Bei einer Wärmespeicher-Vorrichtung mit einem Wärmespeicherstein (100) mit einer Oberfläche (101), einer Unterfläche (102) sowie vier Seitenflächen (103), wobei die Oberfläche (101) zur Auskleidung der Innenflächen eines Feuerraumes einer Heizeinrichtung und/oder eines an den Feuerraum angrenzenden und eine Rauchgasableitung bildenden Systems aus einem oder mehr keramischen Zügen vorgesehen ist, deren jeweiliger Ausgang in einen Schornstein mündet, wird ein Transfer von Wärme aus dem in einem Feuerraum eines Ofens gebildeten Rauchgas in entsprechende Wärmespeichersteine auf effektive Weise dadurch ermöglicht, dass die Oberfläche (101) des Wärmespeichersteins (100) mit einer Mehrzahl von eine Obstruktion vorherbestimmter Stärke für vorbeiziehendes Rauchgas bildenden Protrusionen (110) versehen ist, deren Dimensionen bemessen sind, um vorbeiziehendem Rauchgas Wärme zu entziehen und in das Innere des Wärmespeichersteins (100) einzuleiten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmespeicher-Vorrichtung mit einem Wärmespeicherstein mit einer Oberfläche, einer Unterfläche sowie vier Seitenflächen, wobei die Oberfläche zur Auskleidung der Innenflächen eines Feuerraumes einer Heizeinrichtung und/oder eines an den Feuerraum angrenzenden und eine Rauchgasableitung bildenden Systems aus einem oder mehr keramischen Zügen vorgesehen ist, deren jeweiliger Ausgang in einen Schornstein mündet.
  • Wärmespeicher-Vorrichtungen eingangs genannter Art werden im Stand der Technik verwendet, um Wärme aus dem Feuerraum eines Ofens aufzunehmen und über einen möglichst langen Zeitraum wieder an die Umgebung abzugeben, insbesondere zum Beheizen eines Wohnraumes. Die bekannten Wärmespeicher-Vorrichtungen weisen indes den Nachteil auf, dass ein Transfer von Wärme aus in einem Feuerraum eines Ofens mittels dort stattfindender Verbrennungsprozesse gebildeter Rauchgase in einen entsprechenden Wärmespeicherstein nicht sehr effektiv von Statten geht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Wärmespeicher-Vorrichtung zu schaffen, bei der ein Transfer von Wärme aus dem in einem Feuerraum eines Ofens gebildeten Rauchgas in entsprechende Wärmespeichersteine effektiver als gemäß Stand der Technik ermöglicht ist.
  • Für eine Wärmespeicher-Vorrichtung eingangs genannter Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Oberfläche des Wärmespeichersteins mit einer Mehrzahl von eine Obstruktion vorherbestimmter Stärke für vorbeiziehendes Rauchgas bildenden Protrusionen versehen ist, deren Dimensionen bemessen sind, um vorbeiziehendem Rauchgas Wärme zu entziehen und in das Innere des Wärmespeichersteins einzuleiten.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, deren Elemente im Sinne einer weiteren Verbesserung des Lösungsansatzes der der Erfindung zugrunde gelegten Aufgabe wirken.
  • Bei der erfindungsgemäßen Wärmespeicher-Vorrichtung wird mittels der Merkmalskombination, dass die Oberfläche des Wärmespeichersteins mit einer Mehrzahl von eine Obstruktion vorherbestimmter Stärke für vorbeiziehendes Rauchgas bildenden Protrusionen versehen ist, deren Dimensionen bemessen sind, um vorbeiziehendem Rauchgas Wärme zu entziehen und in das Innere des Wärmespeichersteins einzuleiten, erreicht, dass die Effektivität eines Wärmetransfers aus einem Rauchgas in an das Rauchgas angrenzende Wärmespeichersteine unabhängig von Material und innerer Beschaffenheit der Wärmespeichersteine allein durch die erfindungsgemäße Oberflächengestaltung gegenüber den Wärmespeichersteinen gemäß Stand der Technik deutlich erhöht ist.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmespeicher-Vorrichtung ist vorgesehen, dass ein Wärmespeicherstein quadratisch bei einer Kantenlänge von 15 cm bis 20 cm und einer Dicke von 3 cm bis 5 cm bemessen ist. Alternativ kann je nach Formgebund eines Zuges auch eine runde Bauform in Frage kommen.
  • Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmespeicher-Vorrichtung sind die Protrusionen frustkonisch ausgebildet.
  • Die Protrusionen weisen in diesem Fall vorzugsweise einen Basisdurchmesser von 0,5 cm bis 1 cm und einen Kuppendurchmesser 0,2 cm bis 0,7 cm bei einer Höhe von 0,1 cm bis 0,5 cm auf.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmespeicher-Vorrichtung sind die Protrusionen als Halbkugeln ausgebildet.
  • In diesem Fall weisen die Protrusionen vorzugsweise einen Basisdurchmesser von 0,5 cm bis 1 cm und eine Apexhöhe von 0,2 cm bis 0,7 cm auf.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmespeicher-Vorrichtung sind die Protrusionen quaderförmig ausgebildet.
  • Die Protrusionen weisen in diesem Fall vorzugsweise eine Kantenlänge von 0,5 cm bis 1 cm und eine Höhe von 0,2 cm bis 0,7 cm auf.
  • Im Übrigen können die Protrusionen in Form von spitzen oder stumpfen, mit unterschiedlichen Wölbungen ausgebildeten Kegeln oder Wellenstrukturen ausgebildet sein, und dabei im Grundriss dreieckig, rund, leicht konisch, oval, geschwungen oder spitz ausgebildet und in jeder Möglichen Orientierung zur Strömungsrichtung angeordnet sein.
  • Gemäß den obigen Dimensionsangaben von Wärmespeicherstein und Protrusionen können vorzugsweise drei bis fünf Protrusionen in jeweils geraden Reihen angeordnet auf der Oberfläche eines Wärmespeichersteins angeordnet sein.
  • Die Protrusionen sind dabei vorzugsweise in sukzessiv aufeinander folgenden Reihen jeweils um eine halbe mutuelle Zwischendistanz versetzt angeordnet.
  • Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wärmespeicher-Vorrichtung sind die Protrusionen einstückig mit einem jeweiligen Wärmespeicherstein ausgebildet, und die Wärmespeichersteine sind vorzugsweise aus einem feuerfesten Material wie vorzugsweise Schamotte, Keramik oder Feuerbeton oder auch aus einem Metall hergestellt.
  • Die erfindungsgemäße Wärmespeicher-Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in der Figur der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmespeicher-Vorrichtung in einer Ansicht von schräg oben;
    Fig. 2
    die in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wärmespeicher-Vorrichtung in einer Seitenansicht.
  • Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Wärmespeicher-Vorrichtung enthält einen Wärmespeicherstein 100 mit einer Oberfläche 101, einer Unterfläche 102 sowie vier Seitenflächen 103, wobei die Oberfläche 101 zur Auskleidung der Innenflächen eines Feuerraumes einer Heizeinrichtung und/ oder eines an den Feuerraum angrenzenden und eine Rauchgasableitung bildenden Systems aus einem oder mehr keramischen Zügen vorgesehen ist, deren jeweiliger Ausgang in einen Schornstein mündet.
  • Die Oberfläche 101 des Wärmespeichersteins 100 ist mit einer Mehrzahl von eine Obstruktion vorherbestimmter Stärke für vorbeiziehendes Rauchgas bildenden Protrusionen 110 versehen, deren Dimensionen bemessen sind, um vorbeiziehendem Rauchgas Wärme zu entziehen und in das Innere des Wärmespeichersteins 100 einzuleiten.
  • Der in den Figuren dargestellte Wärmespeicherstein 100 ist quadratisch ausgebildet und weist eine Kantenlänge von 18 cm und eine Dicke von 4 cm auf.
  • Die Protrusionen 110 sind frustkonisch ausgebildet, d.h. dass die Konizität ab einer vorgegebenen Höhe in ein Plateau übergeht und im Gegensatz zu einem Konus nicht in eine Spitze mündet.
  • Die Protrusionen 110 weisen einen Basisdurchmesser von 0,7 cm und einen Kuppendurchmesser 0,3 cm bei einer Höhe von 0,3 cm auf.
  • Die Protrusionen 110 sind in sukzessiv aufeinander folgenden Reihen jeweils um eine halbe mutuelle Zwischendistanz versetzt angeordnet, wobei abwechselnd vier und fünf Protrusionen 110 in jeweils einer geraden Reihe angeordnet sind.
  • Die Protrusionen 110 sind einstückig mit dem Wärmespeicherstein 100 ausgebildet.
  • Der dargestellte Wärmespeicherstein 100 ist Teil einer Anordnung einer größeren Mehrzahl von Wärmespeichersteinen 100, die summarisch einen keramischen Zug bilden, dessen Eingang in einen Feuerraum eines Ofens mündet und dessen Ausgang in einen Schornstein mündet.
  • Alle Wärmespeichersteine 100 sind aus einem feuerfesten Material, im dargestellten Fall aus Feuerbeton hergestellt.
  • Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche vorgegebenen erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Wärmespeicherstein
    101
    Oberfläche
    102
    Unterfläche
    103
    vier Seitenflächen
    110
    Protrusionen

Claims (12)

  1. Wärmespeicher-Vorrichtung mit einem Wärmespeicherstein (100) mit einer Oberfläche (101), einer Unterfläche (102) sowie vier Seitenflächen (103), wobei die Oberfläche (101) zur Auskleidung der Innenflächen eines Feuerraumes einer Heizeinrichtung und/oder eines an den Feuerraum angrenzenden und eine Rauchgasableitung bildenden Systems aus einem oder mehr keramischen Zügen vorgesehen ist, deren jeweiliger Ausgang in einen Schornstein mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (101) des Wärmespeichersteins (100) mit einer Mehrzahl von eine Obstruktion vorherbestimmter Stärke für vorbeiziehendes Rauchgas bildenden Protrusionen (110) versehen ist, deren Dimensionen bemessen sind, um vorbeiziehendem Rauchgas Wärme zu entziehen und in das Innere des Wärmespeichersteins (100) einzuleiten.
  2. Wärmespeicher-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmespeicherstein (100) quadratisch bei einer Kantenlänge von 15 cm bis 20 cm und einer Dicke von 3 cm bis 5 cm bemessen ist.
  3. Wärmespeicher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Protrusionen (110) frustkonisch ausgebildet sind.
  4. Wärmespeicher-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Protrusionen (110) einen Basisdurchmesser von 0,5 cm bis 3 cm und einen Kuppendurchmesser 0,2 cm bis 1,5 cm bei einer Höhe von 0,4 cm bis 1,5 cm aufweisen.
  5. Wärmespeicher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Protrusionen (110) als Halbkugeln ausgebildet sind.
  6. Wärmespeicher-Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Protrusionen (110) einen Basisdurchmesser von 0,5 cm bis 3 cm und eine Apexhöhe von 0,4 cm bis 1,5 cm aufweisen.
  7. Wärmespeicher-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Protrusionen (110) quaderförmig ausgebildet sind.
  8. Wärmespeicher-Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Protrusionen (110) eine Kantenlänge von 0,5 cm bis 3 cm und eine Höhe von 0,4 cm bis 1,5 cm aufweisen.
  9. Wärmespeicher-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei bis fünf Protrusionen (110) in jeweils geraden Reihen angeordnet sind.
  10. Wärmespeicher-Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Protrusionen (110) in sukzessiv aufeinander folgenden Reihen jeweils um eine halbe mutuelle Zwischendistanz versetzt angeordnet sind.
  11. Wärmespeicher-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Protrusionen (110) einstückig mit dem Wärmespeicherstein (100) ausgebildet sind.
  12. Wärmespeicher-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicherstein (100) aus einem feuerfesten Material wie Schamotte oder Feuerbeton hergestellt ist.
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CH (1) CH720289A2 (de)
DE (2) DE202022106729U1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8508617U1 (de) * 1985-03-22 1985-05-09 Ross, Eckhard, 4044 Kaarst Einschiebbarer oder einlegbarer Backboden für einen Backofen
DE9312088U1 (de) * 1992-09-08 1993-10-21 Frei, Martin, Au Schamott-Hohlstein

Patent Citations (2)

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DE202022106729U1 (de) 2023-02-24
DE102023111243A1 (de) 2024-06-06
CH720289A2 (de) 2024-06-14

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