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Ofeneinsatz für einen Kachelofen
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Die Erfindung betrifft einen Ofeneinsatz, insbesondere für einen Kachelofen,
der eine Brennkammer umfaßt, aus der die Rauchgase über einen Wärmetauscher einem
Abzug zugeleitet werden, mit Ansaugöffnungen im Bereich der Brennkammer für Frischluft,
die an der Brennkammer erwärmt wird und nach dem Schwerkraftprinzip am Wärmetauscher
entlang unter weiterer Erwärmung zur oberen Ofenaustrittsöffnung gelangt.
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Bekannte Ofeneinsätze in Kachelöfen bestehen aus einer Brennkammer,
die in einem unteren Bereich des Kachelofens angeordnet ist Von dieser Brennkammer
führen Abzugskanäle zu einem Kamin o.dgl., wobei diese Abzugskanäle im Inneren des
Kachelofens meist sich in vertikaler Richtung erstrecken und dann in einen Kamin
o.dgl. münden. Die zu erwärmende Frischluft, die dann als Warmluft zur Raumheizung
an oberen Austrittsöffnungen aus dem Kachelofen austritt, tritt über Ansaugöffnungen
im Bereich c1t?r Brennkammr ein und wird zunächst dort erwärmt.
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Nach dem Schwerkraftprinzip steigt diese erwärmte Luft an und streicht
an der Außenseite der Abluftkanäle entlang, die sehr heiß sind, wodurch diese vorgewärmte
Luft weiter erwärmt wird.
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Die Abgaskanäle sind in der Regel runde, quadratische, rechteckige
oder U-förmige Zylinder, an denen die Luft vorbeistreicht und sich daher weiter
erwärmt. Diese Wärmetauscher vermögen den sie umströmenden Frischluftstrom nur langsam
zu erwärmen, so daß sich bei Zugrundelegung des Schwerkraftprinzips (darunter wird
verstanden, daß ohne Zuhilfenahme von Ventilatoren o.dgl. die Frischluft nur durch
den Sog der aufströmenden, erwärmten Frischluft angesaugt wird) nur beschränkte
Warmluftmengen erhalten lassen. Hinsichtlich der Ausnützung der bei der Verbrennung
umgesetzten Energien ist dies unbefriedigend.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ofeneinsatz zu schaffen,
insbesondere für einen Kachelofen, der auf dem Schwerkraftprinzip beruht und größere
Wirkungsgrade und damit eine bessere Ausnützung der bei der Verbrennung frei werdenden
Energien zu erzielen erlaubt.
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Die Erfindung besteht darin, daß im Strömungsweg der erwärmten Frischluft
Bereiche des Wärmetauschers angeordnet sind, in denen im Vergleich zu den Ansaugöffnungsquerschnitten
schmale Luftdurchtrittsquerschnitte vorgesehen sind. Dadurch wird der aufsteigende
Warmluftstrom durch Bereiche eines Wärmetauschers gezwängt, die im Strömungsweg
des erwärmten Frischluftstromes liegen. Durch die Ausbildung von Ansaugöffnungen
mit relativ großen Querschnitten kann viel Kaltluft eindringen, da dann die Luftwiderstände
dort gering sind. Innerhalb des Wärmetauschers, wo schmale Luftdurchtrittsquerschnitte
vorgesehen sind, erwärmt sich der Frischluftstrom sehr stark. Dies hat zur Folge,
daß die Strömungsgeschwindigkeiten durch den Wärmetauscher relativ groß sind, so
daß auch große Mengen Frischluft nachgesaugt werden. Insc~lc!saint ergeben sich
größere wirksame Wärmeübergangsfläche, so daß große Warmluftmengen realisierbar
sind, ohne daß ein zusätzlicher Ventilator benötigt wird.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn in den im Strömungsweg liegenden Bereichen
des Wärmetauschers neben- und übereinander angeordnete jeweils einen Abstand zwischen
sich belassende Kanalführungen für die Verbrennungsgase vorgesehen sind.
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Zwischen den Kanalführungen werden damit die schmalen Durchtrittsquerschnitte
realisiert, wobei innerhalb den Kanalführungen die Verbrennungsgase entlangströmen.
Dadurch werden viele nebeneinanderliegende, wärmeabgebende Oberflächen erhalten,
die zusammen gesehen eine große wärmeabgebende Oberfläche darstellen, wodurch die
übertragbare Wärmemenge erhöht wird.
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Es ist auch vorteilhaft, wenn die Kanalführungen sich in Richtung
der Brennkammertiefe erstrecken, wobei die Länge der Kanalführungen der Brennkammertiefe
entspricht. Somit wird über den wirksamen Bereich der Brennkammer, an dem die Frischluft
entlangstreicht, diese aufgefangen, wenn sie durch die Erwärmung aufsteigt. Auch
dies dient dazu, große Warmluftmengen zu erhalten.
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Zweckmäßig ist es, die Rauchgase aus dem Brennkammerbereich über einen
sich in vertikaler Richtung nach oben erstreckenden Kammeraufsatz zu führen, der
mit einem seitlichen Ausaßstutzen versehen ist. An diesem Kammeraufsatz kann dann
der Wärmetauscher befestigt sein. Durch das Vorbeiströmen erwärmt sich die Frischluft
auch im Bereich dieses Kammeraufsatzes.
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Wenn der Wärmetauscher einen entsprechend dem Auslaßstutzen ausgebildeten
Ansatz aufweist, der in ein Kopfstück des Wärmetauschers mündet, von dem aus die
Kanalführungen sich zu einem rückwärtigen Bereich erstrecken, entsteht ein Kanal
für die Rauchgase, die aus der Brennkammer heraus ülser den Kammeraufsatz durch
den Auslaßstutzen in den Wärmetauscher geführt und dort über das Kopfstück in die
Kanalführungen eingeleitet werden. Der Wärmetauscher ist dann im oberen Bereich
des Kammer aufsatzes angeordnet und nimmt diesen somit zwischen sich auf.
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Durch die Dimensionierung der Kanalführungen entstehen dann zwischen
den innenliegenden Kanal führungen und dem oberen Ende des Kammeraufsatzes weitere
Kanäle für die Warmluft, wobei der Abstand zwischen den Wänden des Kammeraufsatzes
und den inneren Kanalführungen so gewählt ist, daß ebenfalls kleine Durchtrittsquerschnitte
erhalten werden. Das Zusammenfügen des Wärmetauschers mit dem Kammeraufsatz wird
vorteilhaft über eine Rohrschelle vorgenommen, so daß beispielsweise bei Reinigungsarbeiten
der Wärmetauscher abmontiert werden kann. Zu diesem Zweck dienen auch zwei abnehmbare
Deckel am Kopfstück, die auf der Höhe der Mündungen der Kanalführungen liegen. Damit
können dann durch Abnehmen der Deckel auch die Kanalführungen einfach gereinigt
werden.
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Die Ansaugöffnungen sind vorteilhaft an der Unterseite des Kachelofens
unterhalb der Brennkammer vorgesehen, da dann der eintretende Frischluftstrom nicht
umgelenkt werden muß, um innerhalb des Ofens nach oben steigen zu können.
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Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus dem
in den Zeichnungen dargestellten und im folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ofeneinsatz nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ofeneinsatzes und Fig. 3 ein Draufsicht
auf einen erfindungsgemäßen Ofeneinsatz.
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In Fig. 1 isl mit 1 ein Kachelofen bezeichnet, dessen Umwandung 5
aus Kacheln bl^StCht unter einen Ofensinsatz 2 umschließt, der illit wesentlichen
aus der Brennkamner 3, dem Kammeraufsatz 4 und dem Wärmetauscher 8 aufgebaut ist.
Die beim Verbrennungsvorgang
in der Brennkammer 3 anfallenden Rauchgase
werden über den Kammeraufsatz 4 in Kanalführungen 10 eingeleitet, die Bestandteile
des Wärmetauschers sind und über diese zum Abzug 12 geführt.
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Uber die am Boden des Ofens angeordnete Ansaugöffnung 6 tr-itt Frischluft
ein, die beim Einströmen im Bereich der Brennkammer erwärmt wird. Dadurch steigt
die Frischluft unter Umströmung der Brennkammer 3 weiter nach oben, wodurch eine
Sogwirkung entsteht, die weitere Frischluft ansaugt. Erfindungsgemäß sind in den
Strömungsweg der so an der Brennkammer 3 erwärmten Frischluft Bereich 8a und 8b
des Wärmetauschers 8 angeordnet, die im Vergleich zu den Querschnitten der Ansaugöffnung
6 schmale Luftdurchtrittsquerschnitte darstellen. Dies wird durch die Anordnung
der Kanalführungen 10 erreicht, die im Abstand zueinander sowohl neben- als auch
übereinander angeordnet sind. Die nach oben strömende Frischluft gelangt so in den
Bereich zwischen die Kanalführungen 10 und wird dort an großen Flächen vorbeigeführt.
Durch die Einengung der Strömungsquerschnitte für die Frischluft an diesen Steilen
entstehen große Strömungsgeschwindigkeiten, die einen besseren Wärmeübergang an
den Wärmetauschflächen hervorrufen. Auf der oberen Seite des Wärmetauschers tritt
die nun erwärmte Frischluft aus und über die Ofenaustrittsöffnung 7 in den zu erwärmenden
Raum o.dgl. ein. Durch diese Anordnung wird eine sehr gute Aufheizung des Frischluftstroms
bewirkt. Es strömen auch große Luftmengen durch den neuen Ofen, die erwärmt werden
können.
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In Fig. 2 ist der Ofeneinsatz ohne Umwandung dargestellt. Es ist die
Brennkammer 3 zu erkennen, sowie er Kammeraufsatz 4, in den die Rauchgase eintreten.
Am oberen Ende ds Kammeraufsatzes 4 ist ein seitlicher Auslaßstutzen 13 ausgebildet,
an dem ein Ansatz 14 des Wärmetauschers mit Hilfe einer Rohrschelle 15 gehalten
wird. Die Rauchgase gelangen dann in ein Kopfstück 11 des Wärmetauschers, von welchem
sie umgeleitet
und in die Kanalführungen 10 gelangen, wie dies besser
aus Fig. 3 zu erkennen ist. Die Länge der Kanalführungen 10 entspricht der Brennkammertiefe.
Seitlich erstrecken sich die Kanalführungen 10 bis etwas außerhalb der Kontur der
Brennkammer, so daß der die Brennkammer umströmende Frischluftstrom sowohl in der
Tiefe als auch in der Breite vom Wärmetauscher erfaßt wird. Die Kanalführungen 10
besitzen einen in vertikaler Richtung länglichen Querschnitt, so daß relativ große
Wärmetauscherwände entstehen, die insgesamt eine große Wärmetauscherfläche darstellen.
Der durchströmende Frischluftstrom wird damit wirkungsvoll erwärmt.
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Wie Fig. 3 zeigt, sind an dem Kopfstück 11, in dem die austretenden
Rauchgase umgelenkt und den Kanalführungen 10 zugeführt werden, Deckel 16 vorgesehen,
die abnehmbar sind und einen Zugang zu den Kanalführungen ermöglichen, wenn diese
gereinigt werden sollen.
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Im vorderen Bereich des Wärmetauschers ist die Abzugsöffnung 12 angeordnet,
über die die Rauchgase, nachdem sie die Kanalführungen 10 durchsetzt haben, dem
Abzug bzw. Kamin zugeleitet werden.
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Je nach Ausmessungen des Ofens können mehrere Kanalführungen 10 über-
bzw. nebeneinander angeordnet werden, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Kanalführungen
jeweils so bemessen ist, daß relativ geringe Luftdurchtrittsquerschnitte entstehen.
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Insgesamt läßt sich mit einem derarti<jen Wärmeaustauscher ohne
ZulwiZfenahllle von zusätzlichen Ventilatuen allein unter Zuyrunde legung des Schwerkraftprinzi
ps e in hoher Tauscherwirkungsgrad erreichen, was mit den bekannten Ofeneinrichtungen
nicht möglich war.
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