[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, insbesondere zur Abkühlung von Rauschgasen
von Kaminöfen, Herden, Kaminbausätzen, Pelletöfen und ähnlichen Feuerstellen, im Folgenden
einfach Öfen genannt, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Bei derartigen Feuerstellen besteht ein Bedarf an der besseren Nutzung des Brennstoffes,
gleichbedeutend mit der Reduzierung der Temperatur der Rauchgase beim Eintritt in
den Kamin, gleichbedeutend mit einer Erhöhung des Wirkungsgrades des Ofens. Auch besteht
oft der Wunsch, mit dem Ofen auch ein Nachbarzimmer zu heizen, was im Stand der Technik
nicht möglich ist.
[0003] Die Erfindung hat das Ziel, eine Erhöhung des Wirkungsgrads zu erreichen und in einer
Ausgestaltung die Möglichkeit zu schaffen, auch ein Nebenzimmer mit dem Ofen zu beheizen.
[0004] Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches
1 erreicht; mit anderen Worten, es werden die Rauchgase in einem schraubförmigen Rauchgaskanal
um zumindest ein Rohr geführt, bevor sie in den Kamin eingeleitet werden. Dabei erwärmen
sie an der Außenseite der Schraube die Umgebungsluft und im zumindest einen Rohr die
darin befindliche Luft, die entweder in die Umgebung gelangt oder in einen Warmluftkanal
zu anderwärtiger Nutzung abgeleitet wird.
[0005] Dadurch wird ein hervorragender Wärmeübergang besonders auf der Außenseite des Rauchgaskanals
erreicht, und es kann mittels einer Warmluftleitung mit Ventilator die im Rohr befindliche
Warmluft in ein Nebenzimmer geführt werden, um dieses zu heizen.
[0006] Die Erfindung wird in der Zeichnung, rein schematisch, anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Dabei zeigt die Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher oberhalb
eines Ofens und die Fig. 2 eine schematische Innenansicht des Wärmetauschers der Fig.
1 in perspektivischer Darstellung.
[0007] In
Fig. 1 ist ein in seiner Gesamtheit mit 7 bezeichneter Wärmetauscher auf einem Ofen 8 ruhend
perspektivisch dargestellt. Gut erkennbar sind Kühlrippen 6 am Gehäuse 11, die den
Wärmetauscher 7 kühlen, die Umgebungsluft dagegen erwärmen und ihre Bezeichnung aus
der Sicht des Wärmetauschers 7 erhalten haben. Der Pfeil 5 weist auf die Öffnung des
Konvektionsrohres 5, das im gezeigten Beispiel waagrecht verläuft.
[0008] Die
Fig. 2 zeigt den inneren Aufbau des Wärmetauschers 7: Auf einem Unterteil 1 sind, ausgehend
von diesem Unterteil und mit der hinteren bzw. vorderen Stirnwand und bereichsweise
auch untereinander verbunden, Trennbleche 3 und Leitbleche 4 angeordnet, die die Rauchgase,
die zentral unten ihren Einlass 9 haben, schraubförmig um das Konvektionsrohr 5 nach
links und rechts führen. Das Rauchgas gelangt nach dem Verlassen des Wärmetauschers,
jeweils links und rechts, zu einem Auslass 10 und in einen Rauchgaskanal, von dort
in das Abgasrohr und in weiterer Folge in den Kamin. Die Anordnung des Auslasses und
die Verbindung zum Kamin sind je nach der Aufstellungssituation zu adaptieren.
[0009] Ein Deckel 2 ist auf diese Konstruktion aufgesetzt und schließt die Rauchgaskanäle
passend ab. Er weist, wie die Vorderwand und gegebenenfalls die Rückwand, die Kühlrippen
6 auf.
[0010] Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein waagerechtes Konvektionsrohr 5 im Unterteil
1 integriert, die Trennbleche 3 und die Leitbleche 4 sind mit ihm zumindest im Wesentlichen
gasdicht verbunden, sodass die Rauchgaskanäle etwa schraubförmig, wenn auch nicht
rund, durch den Wärmetauscher strömen. Das Konvektionsrohr 5 muss nicht quadratisch
sein, es kann auch eine andere Geometrie, beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt
haben, unabhängig davon kann es geteilt ausgebildet sein, um mehrere Warmluftströme
zu erzielen. Bei kreisförmigem (Gesamt-) Querschnitt könnten auch die Vorderwand,
die Rückwand, gegebenenfalls der Oberteil und sogar der Unterteil entsprechend bauchig
ausgebildet sein, wodurch die Rauchgaskanäle eine der klassischen Schraubenform besser
angepasste Ausbildung bekommen. Aus fertigungstechnischen Gründen ist die dargestellte
Form bevorzugt, doch ist dies letztlich eine Kostenfrage und keine technische Bevorzugung.
[0011] Durch den Unterteil, mit dem waagerechten Konvektionsrohr in Längsachse, den Trennblechen,
den Leitblechen und dem Deckel ergibt sich ein Hohlkörper mit mehreren spiralförmig,
um das waagerechte Konvektionsrohr rundherumführenden Kanälen, der Weg des Rauchgases
ist durch die Pfeile angedeutet.
[0012] Durch die Trennbleche 3 und die Leitbleche 4 werden einzelne Kammern gebildet und
miteinander verbunden.
[0013] Durch diese spiralförmig, um das waagerechte Konvektionsrohr rundherumführenden Kanäle
wird das Rauchgas in eine sehr starke Rotation mit starker Fliehkraft versetzt. Durch
die hohe Fliehkraft entsteht eine starke Reibung des Heizgases an den Außenflächen
des Hohlkörpers (turbulente Strömung) und so kommt es zu einem sehr starken Wärmeübergang
vom Heizgas an die Außenfläche des Wärmetauschers und von dort über die Kühlrippen
an die Umgebungsluft.
[0014] Das Heizgas durchströmt beim dargestellten Ausführungsbeispiel den Wärmtauscher von
der Mitte aus hin zu den Rändern links und rechts. Etwa 50% des Heizgases durchströmt
den Wärmetauscher von der Mitte aus hin zur rechten Seite und etwa 50% des Heizgases
durchströmt den Wärmetauscher von der Mitte aus hin zur linken Seite. Das Heizgas
könnte den Wärmetauscher aber auch von links nach rechts oder von rechts nach links
durchströmen.
[0015] An dem waagerechten Konvektionsrohr kann, am linken oder rechten Ende, optional eine
Warmluftleitung angeschlossen werden, durch die heiße Luft aus dem Wärmetauscher unter
Zuhilfenahme eines Ventilators (nicht dargestellt) abgesaugt und in andere Räume gleitet
wird.
[0016] Die Erfindung kann verschiedentlich abgewandelt werden, so muss der Wärmetauscher
7 nicht oberhalb der Brennkammer positioniert werden, er kann auch an einer anderen
Stelle, etwa seitlich an der Brennkammer oder an der Rückseite der Brennkammer, angeordnet
sein. Wie bereits angeführt, braucht das Rauchgas nicht geteilt werden, sondern kann
in einer Richtung schraubförmig geführt werden. Das Konvektionsrohr muss nicht genau
mittig im Wärmetauscher liegen, es muss nicht genau geradlinig verlaufen, und es kann,
insbesondere bei einseitiger Durchströmung des Wärmetauschers, geneigt oder, je nach
Situation an der Einbaustelle, auch vertikal verlaufen, um zu natürlicher Konvektion
im Konvektionsrohr zu kommen.
[0017] Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher kann sowohl bei einem Pelletofen als auch bei
einem Kaminofen, bei einem Herd oder einem Kaminbausatz oder einem anderen Ofen verwendet
werden.
[0018] Die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile sind:
- Der Wärmetauscher ist, wenn er oberhalb der Brennkammer positioniert wird, an der
heißersten Stelle des Ofens positioniert, die Zufuhr der Rauchgase ist einfach zu
bewerkstelligen;
- Durch die starke Rotation und Fliehkraft der Rauchgase kommt es zu stark turbulenter
Strömung und damit zu einem starken Wärmeübergang vom Rauchgas an die Umgebungsluft,
dadurch hat der Wärmetauscher einen hohen Wirkungsgrad bei geringster Baugröße;
- Durch das Konvektionsrohr 5 im Inneren des Wärmetauchers 7, bevorzugt in seiner Längsachse,
kann sehr heiße Luft abgesaugt und in andere Räume gleitet werden.
- Durch die Anzahl der Kammern, durch die Anordnung und Zahl der Trennbleche bestimmt,
kann der Wärmetauscher einfach, und ohne seinen modularen Charakter zu verlieren,
optimal an die Heizleistung des Ofens angepasst werden;
- Eine Über- oder Unterdimensionierung des Wärmetauschers in Bezug auf die Heizleistung
des Ofens kann durch passende Wahl der Anzahl der Trennbleche leicht vermieden werden.
[0019] In der Beschreibung und den Ansprüchen werden die Begriffe "vorne", "hinten", "oben",
"unten" und so weiter in der landläufigen Form und unter Bezugnahme auf den Gegenstand
in seiner üblichen Gebrauchslage, gebraucht. Quer zu einer Richtung meint im Wesentlichen
eine um 90° dazu gedrehte Richtung.
[0020] Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass in der Beschreibung und den Ansprüchen
Angaben wie "unterer Bereich" des Ofens, Wärmetauschers oder Vorrichtung oder, ganz
allgemein, eines Gegenstandes, die untere Hälfte und insbesondere das untere Viertel
der Gesamthöhe bedeutet, "unterster Bereich" das unterste Viertel und insbesondere
einen noch kleineren Teil; während "mittlerer Bereich" das mittlere Drittel der Gesamthöhe
(Breite - Länge) meint. All diese Angaben haben ihre landläufige Bedeutung, angewandt
auf die bestimmungsgemäße Position des betrachteten Gegenstandes.
[0021] In der Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet "im Wesentlichen" eine Abweichung
von bis zu 10 % des angegebenen Wertes, wenn es physikalisch möglich ist, sowohl nach
unten als auch nach oben, ansonsten nur in die sinnvolle Richtung, bei Gradangaben
(Winkel und Temperatur) sind damit ± 10° gemeint.
[0022] Alle Mengenangaben und Anteilsangaben, insbesondere solche zur Abgrenzung der Erfindung,
soweit sie nicht die konkreten Beispiele betreffen, sind mit ± 10 % Toleranz zu verstehen,
somit beispielsweise: 11 % bedeutet: von 9,9 % bis 12,1%. Bei Bezeichnungen wie bei:
"ein Lösungsmittel" ist das Wort "ein" nicht als Zahlwort, sondern als unbestimmter
Artikel oder als Fürwort anzusehen, wenn nicht aus dem Zusammenhang etwas anderes
hervorgeht.
[0023] Der Begriff: "Kombination" bzw. "Kombinationen" steht, soferne nichts anderes angegeben,
für alle Arten von Kombinationen, ausgehend von zwei der betreffenden Bestandteile
bis zu einer Vielzahl oder aller derartiger Bestandteile, der Begriff: "enthaltend"
steht auch für "bestehend aus".
[0024] Die in den einzelnen Ausgestaltungen und Beispielen angegebenen Merkmale und Varianten
können mit denen der anderen Beispiele und Ausgestaltungen frei kombiniert und insbesondere
zur Kennzeichnung der Erfindung in den Ansprüchen ohne zwangläufige Mitnahme der anderen
Details der jeweiligen Ausgestaltung bzw. des jeweiligen Beispiels verwendet werden
Bezugszeichenliste:
[0025]
- 01
- Unterteil
- 02
- Deckel
- 03
- Trennbleche
- 04
- Leitbleche
- 05
- Konvektionsrohr
- 06
- Kühlrippen
- 07
- Wärmetauscher
- 08
- Ofen
- 09
- Rauchgaseintritt
- 10
- Rauchgasaustritt
- 11
- Gehäuse
1. Wärmetauscher (7) zur Abkühlung der Rauchgase eines Ofens (8) und der Erwärmung der
umgebenden Raumluft, dadurch gekennzeichnet, dass er in einem Gehäuse (11) einen Rauchgaseintritt (9) für das Rauchgas des Ofens (8)
aufweist, dass im Inneren des Gehäuses (11) ein Konvektionsrohr (5) angeordnet ist,
und dass Trennbleche (3) und Leitbleche (4) zwischen den Innenseiten des Gehäuses
(11) und der Außenseite des Konvektionsrohrs (5) angeordnet sind, durch die das Rauchgas
im Inneren des Gehäuses (11) schraubförmig um das Konvektionsrohr (5) zu zumindest
einem Rauchgasauslass (10) geführt wird.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mündung des Konvektionsrohres mit einer Warmluftleitung, gegebenenfalls mit
einem Ventilator, verbunden ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) an seiner Außenseite mit Kühlrippen (6) versehen ist.
4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse quaderförmig ist.
5. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvektionsrohr (5) rechteckigen Querschnitt aufweist.
6. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er oberhalb des Ofens (9) angeordnet ist.
7. Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchgaseintritt (9) mittig im Wärmetauscher angeordnet ist und das Rauchgas
zu den seitlichen Seiten des Wärmetauschers (7) geleitet wird.
8. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvektionsrohr (5) in mehrere Teilrohre geteilt ist.
9. Wärmetauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konvektionsrohr (5) im Wesentlichen horizontal verläuft.