DE2852152A1

DE2852152A1 - Einsatz fuer offene kamine

Info

Publication number: DE2852152A1
Application number: DE19782852152
Authority: DE
Inventors: Clifton F Briner; Rodney A Hempel
Original assignee: American Standard Inc
Current assignee: Trane US Inc
Priority date: 1977-12-02
Filing date: 1978-12-01
Publication date: 1979-06-07
Also published as: NO145549B; FR2410789B1; FR2410789A1; SE7812411L; GB2009916B; US4185612A; GB2009916A; NO145549C; CA1109349A; NO784046L

Description

Einsatz für offene Kamine

Die Erfindung betrifft einen Einsatz für offene Kamine und eine Luftleiteinrichtung, insbesondere ein Wärmetauscher- und Leitungssystem, mittels welchem erhitzte Luft in ein Zimmer bzw. in mehrere Zimmer abgegeben werden kann, um sich auf diese Weise die Wärme eines offenen Kamins in verstärktem Maße als Wärmequelle zu Nutze zu machen.

Offene Kamine sind bekannt, welche sich der verfügbaren Hitze des Brennmaterials bedienen. Wärmeleitungen, welche die Verbrennungskammer derartiger Kamine umgeben, bilden Luftkanäle, welche die passierende Luft erwärmen. Es sind auch Anordnungen mit Gebläsen bekannt, wobei diese die Luftzirkulation durch die Wärmeleitungen verbessern und erhöhen, wie in der US-PS 3 762 391 beschrieben ist. Es sind auch verschiedenartige Wärmeleitungsanordnungen bekannt, welche in bereits bestehende Verbrennungskammern offener Kamine einsetzbar sind, wie in den US-PS 3 880 141, 3 896 785, 3 995 611, 3 965 886 und 4 008 707 beschrieben ist.

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Deutsche Bank München, Kto.-Nr. 82/08050 (BLZ 70070010) Postscheck München Nr. 163397-802

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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmetauscheranordnung mit einer verbesserten Wärmetauscherfläche zu schaffen, mittels welcher ein hoher Wirkungseffekt der Wärmeübertragung erzielbar ist.

Die Wärmetauscherflächenanordnung soll verhältnismässig leicht ausgebildet sein und soll zwischen den heissen Verbrennungsgasen des Feuers in der Verbrennungskammer und der zu erwärmenden Luft angeordnet sein, wobei eine Einrichtung die erhitzte Luft in das Zimmer des offenen Kamins und/öder in die angrenzenden Räume leiten soll. Es soll auch eine Hilfskonvektionsheizung für das Zimmer geschaffen werden, in welchem sich der offene Kamin befindet und/oder für zusätzliche Räume, wobei wärmezirkulierende Leitungen an den Einsatz angeschlossen werden sollen.

Der Baueinsatz gemäss der Erfindung ist einschliessiich eines Wärmetauschers in einen bereits bestehenden offenen Kamin einfügbar oder kann als Originalausrüstung in vorgefertigte oder geziegelte Kamine eingebracht werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird Aussenluft in das Kaminzimmer eingeleitet, um den Zug aus dem Zimmer in das Kamingehäuse zu verbessern, derart, dass eine gleichförmigere und vollständige Verbrennung des Brennmaterials erreicht wird.

Die Wärmetauscherflächenanordnung widersteht hohen Temperaturen während der Verbrennung des Brennmaterials im Kamin, d.h., dass keine Verformung oder Zerstörung während des Brennvorganges zu befürchten ist.

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Die vorfabrizierte oder vorgefertigte Kaminanordnung ist in einem Einsatz verwirklicht, welcher eine Luftleitungsanordnung in Verbindung mit einer Wärmetauscherflächenanordnung aufweist, um auf diese Weise die Menge der durch die Feuerstelle erhitzten Luft zu vergrössern. Der Kamineinsatz arbeitet mit einer grösseren Rate von Luftströmung durch den Wärmetauscher und durch das Leitungssystem und vermittelt eine verbesserte Kühlung der Feuerstellenanordnung. Es ist auch ein Luftsteuerungssystem vorgesehen, welches veränderbar ist, um erhitzte Luft in das Kaminzimmer und/oder andere angrenzende Zimmer abzugeben.

Eine Leitkörper- und Trenneinrichtung trennt die erhitzte Luft zum Zwecke der Abgabe auf beide Seiten der Kaminanordnung auf. Der Einsatz besteht aus nicht gemauerten Materialien, wobei man sich vorzugsweise leichtgewichtiger Metalle bedient. Der Einsatz kann in Form sogenannter Baueinheiten oder Modulen ausgebildet sein. Die Einsatz- und Wärmetauscheranordnung ist billig und ist aus leichtgewichtigen Bestandteilen gefertigt, so dass eine einfache Herstellung und Montage gewährleistet ist.

Die erfindungsgemässe Wärmetauscher- und Luftzirkulationsvoi— richtung für offene Kamine ist so angeordnet und ausgebildet, dass beträchtliche Mengen von Wärmeenergie der Abgase wiedergewonnen und benutzt werden, die normalerweise in die Aussenluft abgegeben wenden wurden. Der offene Kamin ist mit einem Einsatz bzw. eine Baueinheit bestückbar, welche eine Wärmetauscherflächenanordnung aufweist. Diese ist an ein Luftleitungssystem angeschlossen und ist in einem bestehenden offenen Kamin befestigbar bzw. kann als Bestandteil des ursprünglichen Kamins gefertigt werden. Die Wärmetauscherflächenanordnung ist in Fluidverbindung mit den Lufteinlass-

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und Auslassleitungen und kann die Menge von Wärme steigern, welche von den Verbrennungsgasen in die zu erwärmende Luft abgegeben wird.

Das wesentliche Element der Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Formgebung des Einsatzes zu sehen, in welchem eine grosse Anzahl integraler Bauteile in Form von Bausätzen verwendbar ist, derart, dass der Einsatz entweder in der Fertigung eingebaut und/oder vom Kunden als zusätzlicher Bauteil verwendbar ist. Derartige Einbausätze können Gebläse, Lufttemperatursteueranordnungen, Leitungssysteme für entfernte Verwendungszwecke, Klappen- bzw. Schiebermechanismen oder dergleichen enthalten.

Das Luftleitungssystem enthält Lufteinlassleitungen und Auslassleitungen für erhitzte Luft, welche an jeder Seite des Wärmetauschersystems angebracht sind. Gebläseanordnungen können in Fluidverbindung mit den Einlassleitungen angeordnet sein, um die zu erhitzende Luft durch den Einsatz bau teil hindurchzuleiten. Die Wärmetauscherflächenanordnung ist mit vertikal orientierten Gasleitungen bzw. -kanälen ausgestattet, welche sich in wärmeübertragender Beziehung mit der zu erhitzenden Luft an einer Seite und mit den Verbrennungsgasen an der anderen Seite befinden. Die erhitzte Luft wird durch die Auslassleitungen hindurchgeleitet und wird in einen Bereich in der Nähe des offenen Kamins oder an entfernt liegende Positionen abgegeben. Luftsteuerungseinrichtungen sind der Gebläseanordnung zugeordnet und eignen sich dazu, um Aussenluft und/oder Zimmerluft durch den Einsatz hindurchzuleiten, derart, dass eine vorbestimmte Temperatur der abzugebenden erwärmten Luft erreicht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist die Wärmetauscherflächenanordnung aus nichtrostendem Stahl gefertigt, welcher verhält-

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nismässig dünn ist und welcher in vertikaler Richtung in Form von Windungen besteht, derart, dass der Querschnitt in Form eines gefalteten Bandes besteht. Die Wärmetauscherflächenanordnung weist vertikal orientierte Luftkanäle bzw. -leitungen auf, mittels welchen Verbrennungsgase vertikal nach oben an die eine Seite und die zu erwärmende Luft an die andere Seite herangeleitet werden. Die die Kanäle bildenden Flächen besitzen eine grössere Gesamtfläche als diejenige Fläche, die von der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer eingenommen wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine isometrische Ansicht der Anordnung eines offenen Kamins mit einer wärmezirkulierenden Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine isometrische Teilexplosivdarstellung der Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine isometrische Explosivdarstellung einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung ohne die äussere Luftleitungs-und Steuerungsanordnung nach Fig. 1;

Fig. 4 ist eine isometrische Explosivdarstellung einer dritten Ausführungsform nach der Erfindung unter Wiedergabe der verschiedenen Baueinheiten, welche zur Ausführungsform nach Fig. 3 verwendbar sindj

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Fig. 5 ist eine teilweise gebrochene Vorderansicht der vorzugsweise gebildeten Luftströmungsbahn der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 5A ist eine Draufsicht einer Ausführungsform der Wärmetauscheranordnung von Linie 5A-5A in Fig. 2;

Fig. 6 ist eine teilweise gebrochene isometrische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der am Einsatz befestigten Wärmetauscheranordnung unter Darstellung der Luftströmungsbahn der Aüsführungsformen der Erfindung nach den Fig. 2, 3 und 4;

Fig. 7 ist eine isometrische Ansicht des Einsatzes, gesehen von der anderen Seite nach Fig. 6 bei abgenommenem Wärmetauscher;

Fig. 8 ist eine horizontale Teilschnittansicht der Kaminanordnung nach Fig. 1 bei abgenommenem oberem Abzug;

Fig. 8A ist eine der Fig. 8 vergleichbare Ansicht unter Darstellung der Luftleitungsanordnung, die an entfernter Position bezüglich des Kamins mündet;

Fig. 9 ist eine isometrische Explosivdarstellung der Wärmetauscheranordnung nach Fig. 6;

Fig. 10 ist eine Seitenansicht der in Fig. 9 wiedergegebenen Wärmetauscheränordnung in zusammengefügter Lage;

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Fig. 11 ist eine isometrische Explosivdarstellung einer Gebläseanordnung der dritten Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4;

Fig. 12 und 13 sind isometrische Ansichten der Überführungsleitungen der dritten Ausführungsform nach Fig. 4;

Fig. 14 ist eine vertikale Schnittansicht der Luftleitungsanordnung nach Fig. 4j und

Fig. 15 ist eine horizontale Schnittansicht der Leitungsüberführungsanordnung, welche an der Luftauslassleitung des Einsatzes nach Fig. 4 befestigt ist, wobei die Bahn der Luftauslassströmung veranschaulicht ist.

In Fig. 1 der Zeichnung ist in isometrischer Ansicht eine vorgefertigte Feuerstellenanordnung 10 dargestellt. Diese weist einen vorgefertigten offenen Kamin 12 auf, wie er im wesentlichen in der US-PS 2 821 975 beschrieben ist. Der offene Kamin ist mit einer Verbrennungskammer 14 versehen, an welcher ein zwischenliegendes Kamingehäuse 17 vorgesehen ist. Dieses umgibt unter Abstand die Verbrennungskammer 14. Ferner ist ein äusseres Kamingehäuse vorgesehen, welches seinerseits das Kamingehäuse 17 unter Abstand umgibt, derart, dass zwischen den beiden Gehäusen ein Luftspalt besteht. Die Anordnung 10 ist mit einem nicht dargestellten thermosiphonischen Kamin verbunden, welcher gewisse gemeinsame Merkmale mit dem Kamin nach der US-PS 2 634 270 aufweist. Ein derartiger thermosiphonischer Kamin leitet die Verbrennungsprodukte von der Feuerstelle weg und vermittelt gleichzeitig einen Luftstrom, welcher den Feuerkasten der Feuerstelle als auch die Abgase und die

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anderen Teile des Kamins kühlt.

An der Vorderseite der Anordnung 10 befindet sich eine Verschlussvorrichtung 11, welche eine Verlängerung 13, eine obere Platte 15 und ein Paar seitlicher Platten 16 und 16* aufweist. Ein verschiebbares, aus Metall bestehendes Maschengitter schliesst und öffnet die Verbrennungskammer 14 und ist zwischen den Platten 16, 16' angeordnet.

Fig. 2 ist eine isometrische Teilexplosivdarstellung der Ausführungsform nach Fig. 1 bei abgenommenem offenem Kamin 10. Insbesondere ist in Fig. 2 die Anordnung des Einsatzes 20 und der Luftleitungsanordnung 30, 30* dargestellt. Die Anordnung nach Fig. 2 kann als Erstausrüstung zur Montage im offenen Kamin 10 konstruiert sein oder kann getrennt vom offenen Kamin gefertigt werden, um in bereits bestehende Kamine eingebaut zu werden. Wenn bereits bestehende offene Kamine zu verwenden sind, wie es in der US-PS 2 821 975 erläutert ist, dann wird die rückseitige Ziegelwand zusammen mit den seitlichen Abdeckungen abgenommen. Es hat sich herausgestellt, dass diese Bauteile des offenen Kamins nicht erforderlich sind, wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung benutzt wird, da die durch den Wärmetauscher und die Leitungen für die Raumerwärmung abgezogene Hitze nicht das Gehäuse des Kamins durchdringt. Der Einsatz 20 weist eine Wärmetauscherfläche 21 auf, welche mit links und rechts befindlichen Wärmetauscherleitungen 22, 22' in Verbindung steht. Ein Luftstromteiler 23, 23' ist zwischen der Oberseite und Unterseite der Wärmetauscherleitungen 22, 22' angeordnet, so dass Lufteinlassleitungen bzw. Kammern 24, 24' und Luftauslassleitungen oder Kammern 25, 25' bestehen. Ein vertikales Leitblech 27 ist innerhalb der Wärmetauscherleitungen 22, 22' angeordnet, um links und rechts

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befindliche Lufteinlassleitungen und Luftauslassleitungen 24, 24' und 25, 25' voneinander zu trennen. Die Wärmetauscherleitungen 22, 22' erstrecken sich entlang der linken und rechten Seitenwände der Verbrennungskammer 14 des Ofens und entlang der rückseitigen Wand. Entlang der linken und rechten vorderen Wände des Kamins erstrecken sich Wärmetauscherleitungsverlängerungen 26, 26', welche gleichfalls die Verlängerung des Luftströmungsteilers 23, 23' enthalten, derart, dass eine Verlängerung der Lufteinlassleitungen 24, 24' und der Luftauslassleitungen 25, 25' gebildet ist.

An der Lufteinlassöffnung der Leitungen 24, 24' sind Luftleitvorrichtungen 30, 30' angeordnet. Die Luftleitvorrichtungen 30, 30' umfassen je ein Gebläsegehäuse 31, 31' mit einer vorderen Öffnung 32, 32', in welche über die Leitungen 24, 24' Raumluft eingeleitet werden kann. Eine in der Oberseite des Gehäuses 31, 31' angeordnete, nicht dargestellte Öffnung weist einen Haltebund bzw. -flansch auf, um die Verbindung mit Frischlufteinlassleitungen 33, 33' zu bilden. Am Gebläsegehäuse 31, 31' ist je ein (nicht dargestelltes) Gebläse angeschlossen, so beispielsweise eine Käfiganker-Gebläse- und Motoranordnung, deren Auslass mit den Lufteinlassleitungen 24, 24' verbunden ist. Ein Gehäuse 37, 37' und flexible Leitungen 38, 38', 39, 39', 40, 40', 41, 41' tragen die elektrische Verdrahtung für die Steuerung des Gebläses und/oder der Luftleitungsanordnung 30, 30'.

Der Gebläseschalter 42, 42' ist an der Seite des Einlassgrills 19, T9' angeordnet, welcher die Öffnung 32, 32' des Gebläsegehäuses 31, 31' abdeckt. Ein D rössel steuerhebel 43, 43' der Luftleitungsanordnung 30, 30' ist am Gehäuse 31, 31' angeordnet und ist betrieblich mit dem darin angeordneten Drösselmechanismus verbunden. Der Drosselmechanismus kann manuell bedient werden, um die Menge

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von Aussenluft und von Raumluft zu steuern, welche in die Lufteinlassleitungen 24, 24' gelangt. Der Hebel 43, 43' erstreckt sich durch eine Öffnung 44, 44' des Lufteinlassgrills 19, 19'.

Die Luftleitungsanordnung 30, 30* gemäss Fig. 5 und 8 weist eine Lufteinlasskammer 35, 35' und eine Luftauslasskammer 36, 36' auf, welche durch eine Verlängerung des Leitbleches 23 voneinander getrennt sind, um eine Mischung der Lufteinlassmenge mit der Luftauslassmenge zu verhindern. An der Luftauslasskammer 36, 36' ist ein Flansch oder Bund angebracht, welcher zur Aufnahme der Warmluftauslassleitung 51 dient. Eine vergleichbare Anordnung ist an der Wärmetauscherleitung 25' angebracht. Eine Hülle bzw. ein Rahmen S erstreckt sich vertikal von der Lufteinlasskammer 35, 35', so dass ein Zwischenräum zwischen der Luftleitungsanordnung 30, 30' und dem Holz-Rahmenaufbau besteht. Der Luftzwischenraum wirkt als Isolierung zwischen dem Holzaufbau und der Luftauslasskammer 36, 36'. Der Luftauslassgrill 50, 50* ist am Ende der Warmluftauslassleitung 51, 51' angebracht. Der Luftauslassgrill 50, 50' kann in dem den offenen Kamin aufnehmenden Raum oder in angrenzenden Räumen montiert sein. Wenn man die Lufteinlassöffnung 32^ 32' der Leitung 24, 24' unter die Luftauslassöffnung der Leitung 25, 25' legt, wird ein weiterer Vorteil dadurch erreicht, dass eine Eigenkonvektion erhitzter Luft durch den Einsatz besteht, wenn das Gebläse nicht arbeitet, so beispielsweise während einer Stromsperre. Die Luftleitungsanordnung 30, 30' kann auch an einer entfernten Position bezüglich der eigentlichen Feuerstelle angeordnet sein. Es ist lediglich eine Verlängerung der Leitungen zwischen den Lufteinlass- und Luftauslasskammern 35, 35', 36, 36' und den Verlängerungen 26, 26' erforderlich.

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Die Darstellung nach Fig. 3 entspricht derjenigen nach Fig. 2 mit der Ausnahme, dass die Luftleitungsanordnung 30, 30* modifiziert wurde. Der Einsatz 20 weist eine Wärmetauscherfläche 21 auf und ist in Wärmeübertragungsbeziehung mit links und rechts befindlichen Wärmetauscherleitungen 22, 22' angeordnet. Ein Luftströmungsteiler 23, 23' ist zwischen der Oberseite und der Unterseite der Wärmetauscherleitungen 22, 22' und dem vertikalen Leitblech 27 angeordnet, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wurde, um links und rechts befindliche Lufteinlassleitungen bzw. -auslassleitungen oder Kammern 24,24* und 25, 25* zu bilden. Die Wärmetauscherleitungsverlängerung 26, 26' nach Fig. 2 wurde abgeändert, derart, dass Raum-Lufteinlassöffnungen 60, 60* und Luftauslassöffnungen 62, 62' bestehen. Die Raum-Lufteinlassöffnungen 60, 60' sind in der Vorderseite der Wärmetauscherleitung 26, 26' ausgebildet und befinden sich zwischen einem Strömungsteiler 23, 23' und der Unterseite der Verlängerung 26, 26'. Die Luftauslassöffnung 62, 62' ist in vergleichbarerweise an der Vorderseite der Wärmetauscherleitungsverlängerung 26, 26* ausgebildet und befindet sich zwischen deren Oberseite und dem Strömungsteiler 23, 23'. Endplatten oder Abdeckungen 64, 64' sind unter Abdichtung über den Enden der Wärmetauscherleitungsverlängerungen 26, 26* angeordnet, so dass die gesamte, in die Öffnung 60, 60* gelangende Luft durch die Lufteinlassleitung 24, 24* geleitet wird, sodann vertikal nach oben in wärmeübertragender Beziehung mit der primären Wärmetauscherfläche 21 strömt, die Luftauslassleitung 25, 25* passiert und dann die Luftauslassöffnung 62, 62' verlässt. Eine Seitenplatte 76, 76' ist an der Wärmetauscherleitungsverlängerung 26, 26' befestigt und besitzt entsprechende obere und untere Öffnungen 80, 80' und 81, 81'. Diese sind in Fluchtung mit der Lufteinlassöffnung 60, 60* und mit der Luftauslassöffnung 62, 62*. Horizontal unter Abstand befindliche Leitkörper oder Leitbleche 83, 83* berühren die

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Vorderseite der Verlängerung 26, 26', derart, dass eine Luftbarriere zwischen den Einlass- und Auslassöffnungen der Verlängerungen 26, 26* gebildet ist. Ein Jalousiegitter bzw. -sieb 78, 78' ist abnehmbar an der seitlichen Platte 76, 76' so angeordnet, dass obere und untere Jalousieabschnitte mit den Öffnungen 80, 80' und 81, 81' fluchten.

In Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht der bevorzugten Luftströmungsbahn nach der Erfindung dargestellt. Der Luftströmungsteiler 23' ist als horizontaler Körper dargestellt, der in der Wärmetauscherleitung 22' angeordnet ist. Ein vertikales Leitblech bzw. ein Luftströmungsteiler 27 trennt die Wärmetauscherfläche 21 und die Wärmetauscherleitungen 22, 22' in linke und rechte Abschnitte, derart, dass die in die rechte Seite eintretende Luft durch die Lufteinlassleitung 24' strömt und durch den vertikalen Leitkörper 27 nach oben in Richtung der Pfeile entlang der rechten Seite der Wärmetauscherfläche 21 abgeleitet wird, wonach die Luft um 90 gedreht bzw. umgeleitet wird und durch den Luftauslassgrill 30' (nicht dargestellt) in den den Kamin aufnehmenden Raum bzw. in einen angrenzenden Raum oder angrenzende Räume abgestossen wird. Die Raumluft, welche in die linke Seite des Einsatzes einströmt, verläuft in symmetrischer Bahn, so dass eine gleichförmige Erwärmung der Luft erzielbar ist. Die Luft wird dabei durch den Luftauslassgrill 50 (nicht dargestellt) ausgelassen. Raumluft und Aussenluft werden in gesteuerten Mengen über die Lufteinlassöffnung 32, 32' und durch die Aussenluft-Einlassleitung 33, 33' eingeleitet. Dies geschieht entweder durch manuelle oder durch automatische Betätigung des Steuerungs- oder Drosselmechanismus. Die vereinte Luft wird dann unter Druck durch die Wärmetauscherleitung 24, 24' geleitet, wie vorstehend erwähnt wurde. Wenn man die Luft an der Einlassöffnung 32* der Leitung 24' unter Druck einführt, dann bedient man sich zweier Vor-

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teile: Zunächst würde die Gebläseanordnung durch kalte Einlassluft und nicht durch heisse Auslassluft umgeben und zweitens werden die inneren Teile des Einsatzes unter einen positiven Druck bzw. Überdruck gesetzt, wodurch ein mögliches Eindringen von Verbrennungsgasen von Brennstoff in die erhitzte Raumluft vermieden wird. Wenn man die Einlassöffnung 32, 32* der Leitung 24, 24' unterhalb der Auslassöffnung der Leitung 25, 25* anordnet, dann ist auch gewährleistet, dass eine Eigenkonvektion während eines Stromausfalls ohne Gefahr der thermischen Zerstörung am Gebläse realisiert werden kann.

In Fig. 5A ist in Draufsicht die Wärmetauscherfläche 21 dargestellt. Die Wärmetauscherfläche 21 weist alternierende Luftkanäle auf, welche durch eine verhältnismässig dünne Metalltrennschicht voneinander getrennt sind. Auf einer Seite der Wärmetauscherfläche 21, d.h. auf der Seite, welche der Verbrennungskammer des Kamins zugewandt ist, passieren die Verbrennungsgase die Gaskanäle 28, während die zu erwärmende Luft die Luftkanäle 29 passiert. Die Wärmetauscherfläche 21 besteht aus nichtrostendem Stahl, welcher in Form miteinander verbundener dreieckiger Körper 21a ausgebildet ist. Diese erstrecken sich vertikal über der rückseitigen Wand der Verbrennungskammer. Die in Reihe miteinander verbundenen Dreieckskörper 21a sind auf einem Rahmen F befestigt, der sich seitlich erstreckt und auf diese Weise der Öffnung in der Leitung 22 angepasst ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Wenn die Wärmetauscherfläche 21 so montiert ist, dass sie die Leitung 22 erwärmt, dann bilden der horizontale Luftteiler 23, 23* und der vertikale Lufttrennkörper 27 eine Einrichtung, mittels welcher die in die rechten und linken Seiten des Ofens 10 eintretende Luft bewirkt, dass die Luft in Richtung der Pfeile nach Fig. 5 strömt. So streicht die zu erwärmende Luft nach oben

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durch die Luftkanäle 29, während die Verbrennungsgase durch die Verbrennungsgaskanäle 28 nach oben streichen.

In den Fig. 4, 11, 12, 13, 14 und 15 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 dargestellt. Hierbei sind eine Gebläseeinrichtung, eine modifizierte Luftsteuerungseinrichtung und eine Leitungsanordnung vorgesehen. Der Einsatz 20 nach Fig. 3 ist so ausgebildet, dass er das wesentliche Element einer grossen Anzahl von fabrikmässig gefertigten Zusatzelementen bildet. Diese können auch in Form von Einsätzen bestehen, so beispielsweise kann es sich um die Luftsteuerungsanordnung 30, 30* nach Fig. 2, um die Gebläseanordnung 70, 7Ö', um die Steuerungs- oder Drosseleinrichtung 99, 99', um die Leitungsanordnung 91, 91' und um die weitführende Leitungsanordnung 33a, 33*a nach Fig. 4 handeln. Die Wärmetauschereinheit 20 nach Fig. 4 ist in ihrer Konstruktion identisch mit der in Fig. 3 dargestellten, mit der Ausnahme, dass eine zusätzliche Gebläseeinrichtung, eine Luftsteuerungseinrichtung und eine Leitungsanordnung für den Transport an entfernte Positionen vorgesehen sind. Die Endkappe bzw. Abdeckung 64, 64' nach Fig. 3 ist abgenommen und ist durch einen Einlassverschluss 64a, 64*a und durch die Leitungsanordnung 90, 90* ersetzt. Die für den Transport an entfernte Position dienende Leitungsanordnung 90, 90' weist eine Luftauslassleitung 91, 91' auf, die in den Fig. 12, 13 und 15 dargestellt ist, und welche am offenen Ende 62a der Wärmetauscherleitungsverlängerung 26, 26' befestigt ist. In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Feuerstelle bzw. eines Kamins wiedergegeben, bei welcher eine einfache Setzung der Rahmenkörper ermöglicht ist, derart, dass der Feuerkasten, die Einlass- und Auslassgitter bzw. -siebe in einer glatten einheitlichen Anordnung bestehen, welche keine zusätzlichen Lufteinlass- oder Auslassöffn ungen in den Wänden be-

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nötigt. Wenn ein Leitungssystem für entfernten Lufttransport benutzt wird, dann ist nur eine an entfernter Position vorzusehende Öffnung für den Luftauslass erforderlich. Diese Maßnahme beeinträchtigt jedoch nicht das einheitliche Erscheinungsbild des Kamins.

In den Fig. 12, 13 und 15 ist die Überführungsleitung 91, 91* dargestellt, welche für das Luftsteuerungssystem verwendet wird und bei welcher die rechtwinklige Auslassöffnung der Luftauslassleitung 25, 25* in eine kreisförmige Öffnung 93 für die Luftauslassleitung 51, 51' umgestaltet ist. Die Überführungsleitung 91, 91' ist im wesentlichen von Dreiecksform und besitzt einen kreisförmigen Kragen oder Bund 95, der sich von der vertikalen Fläche 96 nach aussen erstreckt und eine Luftauslassöffnung 93 bildet. Eine rechtwinklige Öffnung 92 mit einem Flansch 94 ist an der vertikalen Seite 97 ausgebildet. Der Flansch 94 stellt teleskopartig eine Verbindung mit der rechtwinkligen Öffnung der Luftauslassleitung 25 her. Die an entfernte Position führende Leitung 33a ist an den Bund 95 angeschlossen.

Eine Drossel- und Steuerungseinrichtung 99, 99* ist innerhalb der Luftauslassleitung bzw. dem Rohrteil 25, 25* angeordnet und nahe der Öffnung 62, 62' der Verlängerung 26, 26' angebracht, wie aus den Fig. 4, 14 und 15 zu ersehen ist.

Fig. 14 ist eine vertikale Schnittansicht der Luftauslass-Rohranordnung unter Darstellung der Verbindung mit dem Gitter oder Grill 78, der Seitenplatte 76 und der Wärmetauscherverlängerung 26. Innerhalb der Rohranordnung ist eine Klappenanordnung 99 und ein Gebläse 70 vorgesehen. Die Klappenanordnung 99, 99' weist Klappen oder Drosselklappen 100, 100' auf und ist an einer Platte 101, 101' mit Hilfe federnder Ansätze 102, 102' angelenkt. Letztere befinden sich in

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Schlitzen 103, 103' der Befestigungsplatte 101, 101'. Ein aus Federstahl bestehender Betätigungsarm 104, 104' ist in Form eines winklig versetzten Hebels ausgebildet. Ein Ende des Hebels erstreckt sich durch die Öffnung 105, 105' der Klappe 100, 100' und ist mittels selbsthemmender Schrauben daran starr befestigt. Die Schrauben sind ihrerseits in einen sogenannten Tinnerman-Bügel 106, 106' am Ende desselben eingeschraubt. Ein Halteflansch 107, 107' von U-Form ist an der Fläche der Wärmetauscherverlängerung 26, 26' so angebracht, dass sich das offene Ende des U-Körpers etwas über die Basis der Luftauslassöffnung 62, 62' erstreckt. An jeder Seite des U-Bügels ist ein Verriegelungsschlitz 108, 108' ausgebildet, um den Hebelarm 104, 104' entweder in einer Position zu halten, in welcher Luft durch die Leitung 33a, 33'a geleitet wird, wie in gestrichelten Linien in Fig. 15 dargestellt ist, oder in einer verlagerten Position, in welcher die Luft durch die Luftöffnung 62, 62' gemäss voll ausgezogenen Linien geleitet wird. Der Hebelarm 104, 104' erstreckt sich durch die Öffnung 81, 81' und durch den in der Luftauslassöffnung des Grills 78, 78' bestehenden Schlitz. Ein Handgriff 109, 109' oder ein anderer manuell betätigbarer Körper kann am Ende des Hebelarms ausgebildet sein.

Bei Betätigung kann die Klappe oder die Drosselanordnung 99, 99' verlagert werden, um entweder Luft in Richtung der Pfeile durch die Luftauslassöffnung des Grills 78, 78' zu leiten. Dies geschieht dadurch, dass der Hebelarm nach links verlagert und unter Zug gesetzt wird, wobei man ihn im Schlitz 108, 108' des Haltebügels 107, 107' einrastet. So wird die in den Kamin-Raum ausgelassene, erwärmte Luft in von der Öffnung des Kamins abgewandter Richtung gelenkt, derart, dass durch die Strahlungswärme die gleichförmige Aufheizung des Kamins bzw. des Kamin-Raums erreicht wird. Wenn Luft in die für entfernten Transport dienende Leitung 33', 33'a einzuleiten ist,

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dann wird der Hebelarm 104, 104' in der linken Position entriegelt und an der rechten Position im Schlitz 107a, 107'a verriegelt bzw. eingehängt. Wenn der Hebelarm 104 entriegelt ist und sich in der Zwischenposition befindet, dann streicht die Luft durch die Auslassöffnung 62, 62' als auch durch die Leitung 33a, 33'a.

Die in Fig. 11 dargestellte Gebläseanordnung ist an der linken Seite der Wärmetauschereinheit 20 nach Fig. 4 befestigt. Eine vergleichbare Anordnung ist an der rechten Seite angebracht. Die Gebläseanordnung 70 ist in feststehender Position an der Platte 71 befestigt, beispielsweise durch selbstschneidende oder selbsthemmende Metallschraüben 72. Die Platte 71 ist an der Rückseite der seitlichen Platte 76 angebracht, so dass sich der Gebläsemotor 79 und die Welle horizontal in die Öffnung 60 der Wärmetauscherleitungsverlängerung 26 erstrecken. Der Lüfterpropeller 75 ist am Ende der Welle angebracht und dreht sich innerhalb der Lufteinlassleitung 24. Ein elektrisches Anschlussgehäuse 37 ist an der Innenfläche der Seitenplatte 76 durch herkömmliche Mittel befestigt, so zum Beispiel mit Hilfe selbstschneidender oder selbsthemmender Metallschrauben oder mit Hilfe von Punktschweissung. Die Gebläseanordnung 70 ist elektrisch über die Leitung 77 und über das Gehäuse 37 an eine nicht dargestellte Stromquelle angeschlossen. Der Gebläseschalter, welcher an einer angrenzenden Wand des Kaminzimmers oder Kaminraums angebracht sein kann, ist elektrisch mit dem Gehäuse 37 verbunden. Die Abdeckung 73 ist über der Öffnung des Gehäuses 37 mit Hilfe von Schrauben 74 befestigt.

Fig. 6 ist eine isometrische Ansicht des Wärmetauschers und des Leitungssystems, gesehen von der teilweise gebrochenen Rückseite. Es ist die Strömungsbahn wiedergegeben, welche typisch ist für diese

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Ausführungsformen nach der Erfindung. Die Wärmetauscherfläche ist als gewählte Fläche 21b wiedergegeben, welche unter Bezugnahme auf Fig. 9 nachfolgend erläutert ist. Links und rechts befindliche Luftleitungen 22, 22' des Einsatzes 20 sind durch ein vertikales Leitblech 27 voneinander getrennt. Dieses erstreckt sich zwischen den oberen und unteren Flächen der Luftleitung 22, 22'. Ein Strömungsteiler bzw. Leitkörper 23, 23* ist horizontal innerhalb der Leitung 22, 22* ausgerichtet und ist gegenüber den Innenflächen der die Leitung 22, 22* bildenden vertikalen Wände befestigt. Das Ende des Strömungsteilers 23, 23* ist in angrenzender Beziehung zu den vertikalen Leitkörpern 27 angebracht. Leitungsverlängerungen 26, 26' sind an den Auslassenden der Leitung 22, 22* angebracht und weisen Verlängerungen des horizontalen Luftteilers 23, 23* auf, derart, dass eine untere Lufteinlassleitung 24, 24* und eine obere Luftauslassleitung 25, 25* bestehen.

In Fig. 7 ist das Leitungssystem von der anderen Seite nach Fig. 6 wiedergegeben, wobei die Wärmetauscherfläche 21b nicht dargestellt ist. Die Vorderseite der Leitung 22, 22', welche sich entlang der rückseitigen Wand der Verbrennungskammer 14 erstreckt, ist abgenommen, so dass die Wärmetauscherfläche 21 daran befestigt werden kann. Wie durch die Richtung der Pfeile nach Fig. 6 dargestellt ist, wird Luft in die Lufteinlassleitung 24, 24' eingeleitet und wird in ihrer Stromungsrichtung durch den horizontalen Leit- oder Trennkörper 23, 23* und durch den vertikalen Leitkörper 27, 27' geführt. So muss die gesamte, durch die Leitung 24, 24' gelangende Luft in vertikaler Richtung nach oben in die Leitung 25, 25' einströmen, wobei eine wärmeübertragende Beziehung mit der Wärmetauscherfläche 21 besteht. Dann wird die Luft nach aussen durch die Luftauslassleitung 25, 25' geleitet. Befestigungsflansche B halten die Einheit

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30 ^2δ52152

20 in fixierter Position innerhalb der Verbrennungskammer eines offenen Kamins, wobei sie an den oberen und unteren Flächen der Verlängerungen 26, 26' des Wärmetauschers angebracht sind.

Fig. 8 ist eine Teilschnittansicht der Kaminanordnung nach Fig. 1 bei abgenommener Haube. Die Gehäuse 1 7 und 18 als auch die Verbrennungskammer 14 des Kamins 12 sind dargestellt, wobei ein Luftspalt A zwischen dem Einsatz 20 und der Verbrennungskammer 14 besteht. Auf die normalerweise als rückseitige Wand der Verbrennungskammer dienende Ziegelwand und auf die an jede Seite der Verbrennungskammer angrenzenden seitlichen Auskleidungen eines vorgefertigten offenen Kamins wurde verzichtet. Der Einsatz

20 ist unter Abstand bezüglich der rückseitigen Wand der Verbrennungskammer angeordnet, wobei die primäre Wärmetauscherfläche

21 in Fluidverbindung mit den Wärmetauscherleitungen 22 und 22' steht. An die Lufteinlass- und Auslassöffnungen der Leitungen 24, 24*, 25, 25' ist das Luftleitungssystem 30, 30' angeschlossen.

In den Fig. 9 und 10 ist die Anordnung einer bevorzugten Ausführungsform einer Wärmetauscherfläche 21 wiedergegeben. Die Wärmetausche rfläche 21b besteht in Form einer Reihe von Windungen 110, welche alternierend Rippen 111, 112 bilden und komplementäre Gaskanäle 113 und 114 entstehen lassen. Die Wärmetauscheranordnung 21b besteht aus dünnem, nichtrostendem Stahl, so beispielsweise aus einem Stahl nach US-Norm 430, einer Dicke von 0,35 mm. Jede Windung besitzt einen Krümmungsradius von etwa 7,9 mm und eine Tiefe von etwa 63,5 mm. Wie insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist, befindet sich die Wärmetauscherfläche 21 b an der Wärmetauscherleitung 22, 22' in einer Lage, welche die gewundene Fläche vertikal verlaufen lässt, derart, dass eine optimale Flammenberührung ent-

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lang der Baulänge existiert. Die zu erwärmende Luft wird vertikal in den Luftkanal 113 geleitet, welcher zwischen angrenzenden Windungen auf der einen Seite der Wärmetauscherfläche 21 b besteht. Der Verbrennungskanal 114 ist zwischen den angrenzenden Windungen auf der anderen Seite gebildet. Der Raum zwischen jeder Windung als auch ihre Tiefe sind so gewählt, dass ein optimales Auftreffen der Flamme an der Basis 115 jeder Windung sichergestellt ist. Falls der Abstand zwischen den Windungen zu klein ist, dann werden die zwischen angrenzenden Windungen gebildeten Gaskanäle 114 nicht vollständig durch direktes Flammenauftreffen erhitzt. Die Tiefe jeder Windung sollte so gewählt sein, dass eine ausreichende Strömung von Heissgasen im Kanal 114 jeder Windung sichergestellt ist. Es hat sich herausgestellt, dass die Anzahl der Windungen pro 25,4 mm von etwa 0,10 bis etwa vier Windungen betragen kann, vorzugsweise zwischen 0,5 bis etwa drei Windungen pro 25,4 mm und bevorzugt zwischen etwa 0,8 bis etwa 1,6 Windungen pro 25,4 mm Baulänge. In Fig. 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Wärmeübertragungsfläche wenigstens einige Male grosser ist als die Fläche der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer. Durch Formung kompakter Windungen wird die verfügbare Fläche der Wärmetauscheranordnung beträchtlich vergrössert. Wenn beispielsweise

2 die Fläche der rückwärtigen Wand des Einsatzes 20 0,28 m beträgt,

dann kann die Wärmetauscherfläche 21b auf 1,10m oder mehr gesteigert werden, was vom Krümmungsradius der geformten Windungen abhängt. Eine derartige Fläche ermöglicht eine ausreichende Gasströmung innerhalb der vertikal orientierten Kanäle 114. Infolge der dünnwandigen Ausbildung aus nichtrostendem Stahl wird eine erhöhte Wärmeenergie von den Verbrennungsgasen an einer Seite auf die zu erwärmende Luft an der anderen Seite übertragen. Die Wärmetauscheranordnung 21 b weist gemäss Darstellung 0,8 Windungen pro

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25,4 mm Baulänge auf, wobei die Windungen einen Krümmungsradius von 7,9 mm und eine Tiefe von 63,5 mm besitzen, um vertikal orientierte Kanäle 113 und 114 zu bilden. Die auf diese Weise gebildete Fläche ist etwa viermal grosser als die Fläche der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer, wodurch eine Zunahme der Wärmeübertragung um etwa 39 % erreicht wird.

Die Wärmetauscheranordnung 21b wird mit Hilfe eines Paars von Montageplatten 116 zusammengesetzt. Diese Platten sind entlang der Ober- und Unterseite der Wärmetauscheranordnung vorgesehen. Mehrere Zugstangen 117 erstrecken sich durch die Basisteile 115a der Windung 110. Eine zweite Reihe von unter Abstand angeordneten Zugstangen 117a ist in den Luftkanälen 113 verlaufend angeordnet, wodurch eine zweite Zugstangenreihe gebildet ist. Die beiden Reihen sind parallel zueinander vorgesehen. Jede Zugstange weist an ihren Enden ein Gewinde zur Aufnahme von Muttern 118, 118a auf. Eine rechtwinklige Distanzscheibe 119 weist komplementäre Öffnungen für die Enden der vertikalen Zugstangen 117 und 177a auf und ist an der Unter- und Oberseite der Wärmetauscheranordnung 21b angeordnet. Entsprechend geformte rechtwinklige Isolierungsabschnitte 120 mit entsprechenden komplementären Öffnungen sind auf die Oberseite der Distanzplatte 119 aufgelegt. Die Befestigungsplatte 116 ist über dem Isolierungsabschnitt 120 angebracht. Eine Leiste oder Stange 121 ist über die Gewindeenden der Zugstangen 117 geführt und liegt auf der Oberseite der Befestigungsplatte 116 auf. Scheiben und Muttern 118 sind festgeschraubt, um jeweils eine Kante der Befestigungsplatte gegenüber der Oberseite der Wärmetauscheranordnung 21b zu verschrauben und zu verspannen. Die rückwärtige Kante der Befestigungsplatte 117 ist als Winkelstück ausgebildet, wobei Öffnungen im ver-

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tikalen Flansch bestehen. Die Öffnungen der horizontalen Fläche sind komplementär auf die rückseitigen Zugstangen 117a ausgerichtet, so dass diese hindurchgeführt werden können. Nachfolgend werden Verriegelungsscheiben oder Klemmscheiben und Muttern 118a auf die Enden d&r Zugstangen 117a aufgebracht. An der Unterseite ist die Wärmetauscheranordnung 21b in identischer Weise ausgebildet und entsprechend zusammengefügt. Ein Paar seitlicher Winkelkörper 123 sind am horizontalen Flansch 124 der Wärmetauscheranordnung 21b befestigt, wobei die Oberseiteund Unterseite jedes seitlichen Winkelkörpers eine Verlängerung aufweist, die senkrecht zum horizontalen Flansch 124 der Wärmetauscheranordnung 21b steht. Eine Öffnung dient zur Aufnahme eines Bolzens bzw. einer Schraube, um die obere und die untere Befestigungsanordnung mit den seitlichen Winkelkörpern zu verbinden. Jeder seitliche Winkelkörper 123 besitzt entlang seiner Baulänge mehrere unter Abstand angeordnete Öffnungen, so dass mehrere komplementäre und unter Abstand bestehende Bolzen 125 (Fig. 6) entlang der Flanschfläche der Leitung 22, 22* bestehen, um die Wärmetauscherflächenanordnung 21b daran zu befestigen. Die Bolzen 125 erstrecken sich auch durch komplementäre Öffnungen, die in der oberen und unteren Befestigungsanordnung vorgesehen sind. Die Wärmetauscherflächenanordnung 21b wird mit Hilfe der vorbeschriebenen Bolzen und Muttern verschraubt. Die Zugstangen 117, 117a als auch die oberen und unteren Befestigungsanordnungen als auch die Seitenwinkel körper verleihen der Wärmetauscheranordnung 21b Steifigkeit, so dass ein unbeabsichtigtes Biegen und/oder Verformen auf ein Minimum reduziert oder ausgeschlossen wird, wenn Brennscheite oder andere Festkörper-Brennstoffe gegen die Wärmetauscheranordnung gedrückt werden. Da die Wärmetauscherflächenanordnung 21b und die Wärmetauscherleitung 22, 22/ aus nichtrostendem Stahl gefertigt sind, können sie Hochtemperaturen widerstehen, ohne dass

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das Metall ausbrennt oder dass eine andere Zerstörung infolge zu grosser Hitze befürchtet werden müsste.

Bei einem Test unter Verwendung der erfindungsgemässen Anordnung wurde der Einsatz im Herd bzw. in einem Kamin montiert, wie er im wesentlichen in der US-PS 2 821 975 beschrieben ist. Der offene Kamin wurde dahingehend modifiziert, dass die seitlichen Auskleidungen an jeder Seite der Feuerstelle abgenommen wurden und dass gleichzeitig auf die Ziegelhalterung für die Montage der rückwärtigen Ziegelwand verzichtet wurde. Diese Anordnung wurde untersucht und mit zwei modifizierten Wärmetauscherflächenanordnungen verglichen. Die Windungen aufweisende Wärmetauscherflächenanordnung des Tests 1 wurde abgenommen und durch eine flache, nicht rostende Stahlplatte einer Dicke von 0,88 mm ersetzt, welche ein Gewicht von

2,04 Kp und eine Gesamtfläche von 0,278 m besass. Eine dritte Ausführungsform einer Wärmetauscherflächenanordnung wurde anstelle der Windungen aufweisenden Anordnung benutzt, wobei man mit einer flachen Platte aus warmgewalztem Stahl ausging, welche eine Dicke von 4,14 mm besass und mit 20 vertikal orientierten Rippen ausgestattet war. Diese besassen eine Länge von 38 cm, eine Höhe von 76,2 mm und eine Dicke von 4,14 mm, sie besassen einen Mittelab-

2 stand von 25,4 mm und besassen eine Gesamtfläche von 1,48 m bei einem Gewicht von 49,9 kp. Die Windungen aufweisende Wärmetauscherflächenanordnung des Tests 1 wurde aus nichtrostendem Stahl einer

2 Dicke von 0,35 mm mit einer Gesamtfläche von 1,11m durchgeführt, wobei diese Anordnung ein Gewicht von 3,40 kp besass und 16 Windungen eines Krümmungsradius von 7,9 mm aufwies, derart, dass 0,8 Windungen pro 25,4 mm Baulänge bestanden, eine Höhe von 63,5 mm angesetzt war und jede Windung 48,3 cm lang war. Jeder der drei Tests wurde mit ofengetrockneter Douglas-Kiefer als Brennstoff durch-

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-abgeführt, wobei eine Brennrate von 4,53 kp pro Stunde bestand. Die Wärmemenge, welche von den Verbrennungsgasen auf die durch den Einsatz passierende Luft übertragen wurde, war nach folgender Formel zu errechnen: Q= 0,24 (T) X (W), wobei

Q = Wärmegewinn (in BTU/hr= 0,252 kcal/hr)

ο T = Temperaturanstieg (in F)

W = Massendurchsatz der Luftströmung (Ibs/hr= 0,4536 kp/hr) 24 = Spezifische Wärme von Luft (BTU/lb/°F)

Jeder Einsatz, wurde im offenen Kamin nach Fig. 1 montiert. Die Testergebnisse sind wie folgt:

Lufttemperaturanstieg Luftströmungsrate Pro Seite Nutzen

(T) (W) Wärmelinks rechts Durch- links rechts Durch- gewinn in % schnitt schnitt (Q)

Gewundene 61,0 51,0 56,0 7,0 7,2 7,1 5725 Fläche

|^b!"^e41,5 31,5 36,5 7,9 7,8 7,85 4126 ^

Fläche ' ' ' ' ' ' grosse

Gerippte 49,0 51,0 50,0 7,9 7,8 7,85 5652 Fläche

Aus den vorgenanntenDaten kann folgende konstruktive Aussage gewonnen werden:

M = Gewicht in lbs (= 0,45378 kp) der Wärmetauscherflächenanordnung

ο A = Quadratfuss (ein Quadratfuss ist gleich 0,0929 m )

I = Nutzenfaktor

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-SKf-

——— = Wärmegewinnindex

Gewicht Oberflächen- Nutzenfaktor Wärmegewinn-(M) bereich (I) index (A) £TA) (M)

Gewundene 7,5 12 1,39 2,22 Fläche

Ξ 4,5 3 1 0,67

Flache

erippte
Flache ' ' ³

Die jeder besonderen Konstruktion eigenen Vorteile sind erstens die verfügbare Wärmeübertragungsfläche und zweitens die Gesamtmenge von Wärme, welche von den Verbrennungsgasen auf die zu erwärmende Luft übertragbar ist. Andererseits ist als Nachteil einer jeweiligen Konstruktion die Menge von Material anzusehen, welche zum Aufbau der Wärmetauscherflächenanordnung benötigt ist, während die Vorteile einer besonderen Konstruktion, geteilt durch die Nachteile zum Index der konstruktiven Nutzbarkeit bzw. zum Wärmegewinnindex führt. Aus der vorstehenden tabellarischen Übersicht ist ohne weiteres zu ersehen, dass die Wärmetauscherflächenanordnung mit Windungen die wirksamste und grössten Nutzen aufweisende Konstruktion darstellt.

Es wurde vorstehend eine Wärmetauscherflächenkonstruktion beschrieben, mittels welcher die Wärmemenge gesteigert werden kann, die von den Verbrennungsgasen auf die zu erwärmende Luft übertragen wird. Da die Wärmetauscherflächenanordnung Windungen aufweist und vertikal orientiert ist, befinden sich die zu erwärmende Luft und die Verbrennungsgase in wärmeübertragender Beziehung mit einer Wärme-

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Übertragungsfläche, welche wenigstens viermal grosser ist als die Gesamtfläche der rückwärtigen Wand der Brennkammer. Diese Zunahme wirksamer Wärmeübertragungsfläche ist auf die Windungen zurückzuführen. Der Einsatz kann verhältnismässig einfach gefertigt werden und besteht aus leichten Bauteilen, die ihrerseits aus feuei— resistenten Metallen gefertigt sind und welche sich nicht leicht verformen oder auf andere Weise zerstört werden können, wenn hohe Temperaturen einwirken. Wenn der Einsatz in einem offenen Kamin eingesetzt ist, dann kann eine einer Leitungsanordnung zugeordnete Luftsteuerung ei ns chi i esslich Zimmerluft- und/oder Aussenluftzuführungen und einschliesslich Luftauslasseinrichtungen benutzt werden, um erwärmte Luft in ein Zimmer oder in mehrere Zimmer abzuleiten, derart, dass der offene Kamin als Ergänzungsheizquelle Verwendung findet und die normalerweise mit den Abgasen in die Aussenluft abstreichende Wärme nutzbringend zur Anwendung gebracht werden kann.

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-SS-

Leerseite

Claims

-ΣΤ

ΡΑΤΕ NTA NS PRÜCH E

ι 1 . Einsatz für offene Kamine, welcher in der Verbrennungskammer ^^ös Ka mi ns. befestig bar ist und beträchtliche Mengen von Wärme, welche normalerweise in die Aussenatmosphäre abstreichen würden, wiedergewinnt und zur Nutzanwendung bringt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz eine Luftleitungsanordnung mit Lufteinlass- und Luftauslassleitungen enthält, mittels welchen zu erwärmende Luft in den Einsatz und aus dem Einsatz heraus geleitet wird, dass eine Wärmetauscherflächenanordnung in Fluidverbindung mit den Lufteinlass- und Luftauslassleitungen angeordnet ist und sich eignet, die Wärmemenge zu erhöhen, die von den Verbrennungsgasen an die zu erwärmende Luft abgegeben wird, wobei die Wärmetauscherflächenanordnung vertikal orientierte Kanäle aufweist, mittels welchen an der einen Seite Verbrennungsgase vertikal nach oben geleitet werden, während komplementäre Luftkanäle an der anderen Seite dazu dienen, die zu erwärmende Luft vertikal darüber streichen zu lassen, und dass die die Kanäle bildende Flächenanordnung eine Gesamtfläche aufweist, welche grosser ist als die Fläche der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer.

2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kanäle bildende Flächenanordnung wenigstens einige Male grosser ist als die Fläche der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer.

3 „ Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächenanordnung aus mehreren vertikal orientierten Win-

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dungen besteht, welche in einer Anzahl von etwa 0,10 bis eft/va 4 Windungen pro 25,4 mm Baulänge ausgebildet sind.

4. Einsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 0,5 bis etwa 3 Windungen pro 25,4 mm Baulänge bestehen.

5. Einsatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 0,8 bis etwa 1,6 Windungen pro 25,4 mm Baulänge der Flächenanordnung bestehen.

6. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächenanordnung mehrere vertikal orientierte Windungen aufweist, welche je einen Krümmungsradius von 7,9 mm besitzen und in einer Anzahl von 0,8 Windungen pro 25,4 mm Baulänge bestehen.

7. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlass- und Luftauslassleitungen der Luftleitungsanordnung mit Leitungsverlängerungen versehen sind, so dass die Einlass- und Auslassöffnungen entfernt vom Einsatz befestigbar sind.

8. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanäle der Wärmetauscherflächenanordnung in alternierender Beziehung angeordnet sind, derart, dass heisse Verbrennungsgase vertikal entlang alternierender Kanäle einer Seite der Flächenanordnung streichen, während die zu erwärmende Luft vertikal entlang komplementärer Kanäle an der anderen Seite strömt.

9. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikal ausgerichteten Kanäle der Wärmetauscherflächenanordnung eine Tiefe von etwa 63,5 mm besitzen.

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10. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der Wärmetauscherflächenanordnung wenigstens viermal so gross ist wie die Fläche der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer des Kamins.

11 . Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlass- und Luftauslassleitungen in vertikaler Fluchtung ausgerichtet sind.

12. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlass- und Luftauslassleitungen vertikal in Fluchtung liegen, so dass die zu erwärmende Luft vertikal nach oben gerichtet strömt.

13. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitungsanordnung eine im wesentlichen rechtwinklige Leitung aufweist, zwischen deren Ober- und Unterseiten ein horizontaler Trennkörper angeordnet ist, derart, dass vertikal fluchtende Einlass- und Auslassleitungen bestehen, dass zwischen den Enden der rechtwinkligen Leitung ein vertikaler Leitkörper befestigt ist, um ein Paar rechter und linker Lufteinlass- und Auslassleitungen zu bilden, und dass die Wärmetausche rflächenanordnung in Fluidverbindung mit der rechtwinkligen Leitung steht, so dass die Flächenanordnung Teile der rechten und linken Lufteinlass- und Luftauslassleitung bedeckt.

14. Einsatz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlassöffnung der Lufteinlassleitung unterhalb der Luftauslassöffnung der Luftauslassleitung liegt.

15. Einsatz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftauslassleitung oberhalb des horizontalen Leit- und Trennkörpers

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befindet, derart, dass die zu erwärmende Luft vertikal nach oben durch die vertikalen Luftkanäle der WärmetauscherfLächenanordnung strömt.

16. Einsatz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftauslassleitung unterhalb des horizontalen Leitkörpers befindet, derart, dass die zu erwärmende Luft vertikal nach unten durch die vertikalen Luftkanäle der Wärmetauscherflächenanordnung strömt.

17. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitungsanordnung Lufteinlass- und Luftauslassleitungen aufweist, die sich angrenzend zu den Seitenwänden und zur Rückwand der Verbrennungskammer befinden, und dass jede Leitung mit einem vertikalen Trennkörper versehen ist, der zwischen ihren Enden angebracht ist und sich in luftdichter Anlage mit ihren Wandteilen befindet, derart, dass ein Paar von Lufteinlass- und Luftauslassleitungen an jeder Seite der Verbrennungskammer gebildet ist.

18. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Wärmetauscherflächenanordnung aus 0,35 mm nichtrostendem Stahl

mit einer Gesamtfläche von 1,11m besteht, wobei die Flächenanordnung ein Gewicht von 3,40 kp besitzt, einen Nutzfaktor von 1,39 aufweist und mit einem Wärmegewinnindex von 2,22 arbeitet.

19. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitungsanordnung eine im wesentlichen rechtwinklige Leitung mit einer Oberseite, einer Unterseite und einem Paar vertikaler Seitenwände aufweist, welche Wände an die Seitenwände und die rückwärtige Wand der Verbrennungskammer angrenzen, dass die recht-

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winklige Leitung einen vertikalen Trennkörper aufweist, der sich zwischen ihren Enden befindet und zwischen der Oberseite, der Unterseite und den Seitenwänden der rechtwinkligen Leitung bestehend, eine luftdichte Barriere darin bildend angeordnet ist, dass sich ein horizontaler Trennkörper zwischen den oberen und unteren Wänden der Leitung befindet und in angrenzender Lage mit dem vertikalen Trennkörper und den Seitenwänden ausgebildet ist, wodurch eine luftdichte Barriere darin besteht und ein Paar von Lufteinlass- und Luftauslassleitungen an jeder Seite des Kamins vorhanden ist.

20. Einsatz nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Paar der Lufteinlass- und Luftauslassleitungen angrenzend zu den Seitenwänden der Verbrennungskammer befindet, so dass die durch das Paar der Luftauslassleitungen abgeführte Luft in von der Verbrennungskammer abgewandter Richtung strömt.

21 . Einsatz nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächenanordnung an der rechtwinkligen Leitung ausgebildet ist und in Fluidverbindung mit dem Paar der Einlass- und Auslassleitungen steht..

22. Kamin mit Luftzirkulation, in welchem eine beträchtliche Menge von Wärmeenergie, welche normalerweise in die Aussenatmosphäre abstreichen würde, wiedergewonnen und zur Nutzanwendung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamin eine Verbrennungskammer mit einem Kaminboden, mit einer rückwärtigen Wand, mit linken und rechten Seitenwänden und mit einem haubenförmigen Abzug aufweist, wobei der Abzug eine Abgasöffnung enthält, über welche die Verbrennungsprodukte der Verbrennung innerhalb der Kammer abgeleitet werden, dass innerhalb der Verbrennungskammer ein Ein-

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to

satz mit einer Luftleitungsanordnung angeordnet ist, welcher Lufteinlass- und Luftauslassöffnungen zugeordnet sind, um die zu erwärmende Luft in den Einsatz hinein und aus dem Einsatz heraus strömen zu lassen, dass eine Wärmetauscherflächenanordnung in Fluidverbindung mit den Lufteinlass- und Luftauslassöffnungen steht und sich eignet, die Menge von Wärme zu erhöhen, welche von den Verbrennungsprodukten an die zu erwärmende Luft übertragen wird, dass die Warmetauscherflachenanordnung vertikal orientierte Kanäle enthält, in welchen Verbrennungsgase an einer Seite der Flächenanordnung vertikal nach oben geleitet werden, während komplementäre vertikale Luftkanäle an der anderen Seite vorgesehen sind, um die zu erwärmende Luft vertikal hindurchzuleiten, und dass die die Kanäle bildenden Flächenteile eine Gesamtfläche aufweisen, welche grosser ist als die Gesamtfläche der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer.

23. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kanäle bildende Gesamtfläche wenigstens einige Male grosser ist als die Gesamtfläche der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer.

24. ' Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächenanordnung aus mehreren vertikal ausgerichteten Windungen gebildet ist, welche in einer Anzahl von etwa 0,10 bis etwa 4 Windungen pro 25,4 mm Baulänge bestehen.

25. Kamin nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Windungen pro 25,4 mm Baulänge zwischen etwa 0,5 bis etwa 3 beträgt.

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26. Kamin nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass etwa 0,8 bis etwa 1,6 Windungen pro 25,4 mm Baulänge bestehen.

27. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächenanordnung aus mehreren vertikal orientierten Windungen besteht, wobei jede Windung einen Krümmungsradius von 7,9 mm besitzt und 0,8 Windungen pro 25,4 mm Baulänge bestehen.

28. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlass- und Luftauslassleitungen der Luftleitungsanordnung mit Leitungsverlängerungen versehen sind, so dass die Einlassund Auslassöffnungen entfernt vom Einsatz befestigbar sind.

29. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitungsanordnung eine im wesentlichen rechtwinklige Leitung aufweist, zwischen deren Ober- und Unterseiten ein horizontaler Trennkörper angeordnet ist, derart, dass vertikal fluchtende Einlass- und Auslassleitungen bestehen, dass zwischen den Enden der rechtwinkligen Leitung ein vertikaler Leitkörper befestigt ist, um ein Paar rechter und linker Lufteinlass- und Auslassleitungen zu bilden, und dass die Wärmetauscherflächenanordnung in Fluidverbindung mit der rechtwinkligen Leitung steht, so dass die Flächenanordnung Teile der rechten und linken Lufteinlass- und Luftauslassleitung bedeckt.

30. Kamin nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Paar der Lufteinlass- und Luftauslassleitungen angrenzend zu den Seitenwänden der Verbrennungskammer befindet, so dass die durch das Paar der Luftauslassleitungen abgeführte Luft in von der Verbrennungskammer abgewandter Richtung strömt.

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31 . Kannin nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftauslassleitung oberhalb des horizontalen Leit- und Trennkörpers befindet, derart, dass die zu erwärmende Luft vertikal nach oben durch die vertikalen Luftkanäle der Wärmetauscheranordnung strömt.

32. Kamin nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Luftauslassleitung unterhalb des horizontalen Leitkörpers befindet, derart, dass die zu erwärmende Luft vertikal nach unten durch die vertikalen Luftkanäle der Wärmetauscherflächenanordnung strömt.

33. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitungsanordnung Lufteinlass- und Luftauslassleitungen aufweist, die sich angrenzend zu den Seitenwänden und zur Rückwand der Verbrennungskammer befinden, und dass jede Leitung mit einem vertikalen Trennkörper versehen ist, der zwischen ihren Enden angebracht ist und sich in luftdichter Anlage mit ihren Wandteilen befindet, derart, dass ein Paar von Lufteinlass- und Luftauslassleitungen an jeder Seite der Verbrennungskammer gebildet ist.

34. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftleitungsanordnung eine im wesentlichen rechtwinklige Leitung mit einer Oberseite, einer Unterseite und einem Paar vertikaler Seitenwände aufweist, welche Wände an die Seitenwände und die rückwärtige Wand der Verbrennungskammer angrenzen, dass die rechtwinklige Leitung einen vertikalen Trennkörper aufweist, der sich zwischen ihren Enden befindet und zwischen der Oberseite, der Unterseite und den Seitenwänden der rechtwinkligen Leitung bestehend, eine Luftbarriere darin bildet, dass sich ein horizontaler Trennkörper

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zwischen den oberen und unteren Wänden der Leitung befindet und in angrenzender Lage mit dem vertikalen Trennkörper und den Seitenwänden ausgebildet ist, wodurch eine luftdichte Barriere darin besteht und ein Paar von Lufteinlass- und Luftauslassleitungen an jeder Seite des Kamins vorhanden ist.

35. Kamin nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass sich die rechtwinklige Leitung seitlich in von jeder Seitenwand der Verbrennungskammer abgewandter Richtung erstreckt, dass die obere Leitung eine Luftauslassleitung bildet, in welcher eine Auslassöffnung vorgesehen ist, dass in der Luftauslassleitung eine Klappenanordnung betätigbar ist, um die Öffnung abzudecken bzw. freizulegen, dass sich die Auslassöffnung einer an entfernte Position führenden Leitung zwischen dem Kamin und einem angrenzenden, zu erhitzenden Zimmer befindet und mit der Luftauslassleitung in Verbindung steht, derart, dass die Klappensteuereinrichtung betätigbar ist, um den Mengenanteil der erhitzten Luft zu bemessen, welche zwischen der Auslassöffnung der Luftauslassleitung und der Luftauslassöffnung der an entfernte Position führenden Leitung ausströmt.

36. Kannin nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenanordnung innerhalb der Luftauslassleitung einen Handgriff aufweist, der an eine Klappe angeschlossen ist, dass die Klappe scharnierartig ander Luftauslassleitung nahe der Auslassöffnung angeordnet und so ausgebildet ist, dass erhitzte Luft zwischen der Luftauslassöffnung der Luftauslassleitung und der an entfernte Position führenden Leitung ablenkbar ist.

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37. Kamin nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass sich die rechtwinklige Leitung seitlich von jeder Seitenwand der Verbrennungskammer in abgewandter Richtung erstreckt, dass die untere Leitung eine Lufteinlassleitung darstellt, an welcher eine Lufteinlassöffnung ausgebildet ist, und dass eine Gebläseeinrichtung in Fluidverbindung mit der Lufteinlassleitung steht und vorgesehen ist, um die zu erwärmende Luft vom Kaminzimmer durch die Einlassöffnung der Lufteinlassleitung zirkulieren zu lassen.

38. Kamin nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Wärmetauscherflächenanordnung an der rechtwinkligen Leitung befindet und in Fluidverbindung mit den Paaren der Lufteinlass- und Luftauslassleitungen steht.

39. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächenanordnung aus mehreren vertikal orientierten Windungen besteht, dass jede Windung einen Krümmungsradius von 7,9 mm besitzt und dass 0,8 Windungen pro 25,4 mm Baulänge vorhanden sind.

40. Kamin nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkanäle in alternierender Beziehung derart angeordnet sind, dass heisse Verbrennungsgase vertikal entlang alternierender Kanäle an einer Seite geleitet werden, während die zu erwärmende Luft vertikal entlang komplementärer Kanäle an der anderen Seite strömt.

41. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikal orientierten Kanäle eine Tiefe von etwa 63,55 mm besitzen.

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42. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche der Wärmetauscherflächenanordnung wenigstens viermal so gross ist wie die Gesamtfläche der rückwärtigen Wand der Verbrennungskammer.

43. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die

Wärmetauscherflächenanordnung aus 0,35 mm nichtrostendem Stahl

mit einer Gesamtfläche von 1,11 m besteht, wobei die Flächenanordnung ein Gewicht von 3,40 kp besitzt, einen Nutzfaktor von 1,39 aufweist und mit einem Wärmegewinnindex von 2,22 arbeitet.

44. Kamin nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächenanordnung aus mehreren in Reihe verbundenen vertikal orientierten, dreieckig geformten Teilen besteht, welche alternierende dreieckige Gaskanäle an einer Seite der Flächenanordnung und komplementäre alternierende und dreieckige Luftkanäle an der anderen Seite bilden.

45. Kamineinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherflächenanordnung aus mehreren in Reihe verbundenen vertikal orientierten, dreieckig geformten Teilen besteht, welche alternierende dreieckige Gaskanäle an einer Seite der Flächenanordnung und komplementäre alternierende und dreieckige Luftkanäle an der anderen Seite bilden.

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