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Dokumentenidentifikation DE202006008795U1 16.11.2006
Titel Baustein für Öfen und Rauchzugsysteme
Anmelder Ehgartner, Friedrich, Gleinstätten, AT;
Mautner, Andreas, Dr., Graz, AT
Vertreter Patentanwaltskanzlei Hutzelmann, 89296 Osterberg
DE-Aktenzeichen 202006008795
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 16.11.2006
Registration date 12.10.2006
Application date from patent application 01.06.2006
IPC-Hauptklasse F24B 1/06(2006.01)A, F, I, 20060601, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C04B 41/45(2006.01)A, L, I, 20060601, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Baustein für Öfen und Rauchzugsysteme. Sie bezieht sich auf das technische Gebiet der Heiztechnik, insbesondere die Baustofftechnik für Öfen für die Biomasse-Verbrennung. Zusätzlich wird ein Ofen oder Kachelverband vorgeschlagen, der vorwiegend aus diesem Baustein besteht. Einsatz findet dieser Baustein in vielfältiger Form im Ofenbau zur Fertigung von Kachelöfen, und hier vor allem für Grund-, Warmluft oder Kombiöfen als Ersatz für mehrschalige Baukonstruktionen aus Kacheln und Schamott-Grundaufbau. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Verwendung als Rauchzug im Wohnraum oder als Heizkamin für flexible Anwendbarkeit.

Der Ofenbau blickt auf eine lange Tradition zurück. Der Kachelofen ist ein Speicherofen, da der Kachelofen die in ihm freigesetzte Wärme aufnimmt und langsam an seine Umgebung mittels angenehmer Strahlungswärme abgibt.

Das im Kachelofen integrierte Rauchzugsystem und natürlich auch die Brennkammer ist gewöhnlich komplett schamottiert und wird Speicherkern genannt. Über die Oberfläche, die aus demselben oder ähnlichen Material (Kacheln, Speckstein, etc.) besteht, wird die aufgenommene Wärme langsam abgegeben. Der Kachelofen hat fast nur Vorteile. Er ist sparsam im Verbrauch an Holz-Brennstoffen und erzeugt ein gesundes Raumklima. Einer seiner Nachteile ist, dass er für kurzfristiges Aufheizen von Räumen nicht gut geeignet ist. Das kommt daher, dass zuerst die Kachelofenmasse erwärmt werden muss und der Kachelofen erst etwas zeitverzögert mit der Wärmeabgabe beginnt. Ist jedoch häufig eine rasche Wärmeabgabe gewünscht, wird der Kachelofen in leichter Bauart gebaut, durch die sein Gewicht verringert und die Wärmeabgabe beschleunigt wird. Eine schnellere Wärmeabgabe bedeutet aber auch eine kürzere Strahlungsperiode.

Für besonders hohe Wärmeausbeute gibt es auch Heizeinsätze welche in den Kachelofen anstatt der Feuerkammer eingebaut werden. Diese sind aus Gusseisen und durch einen Luftraum von der Außenschale (z.B. Kachelwand) des Kachelofens rasch abzustrahlen und aufgrund der etwas stärkeren höher frequenten Wärmestrahlung erwärmt es hervorragend Luft, welche als Wärmetransportmedium sehr gut geeignet ist. Die im Hohlraum erwärmte Luft kann direkt mittels Luft-Auslässen in den Raum geleitet werden und unterstützt und beschleunigt die Wärmeabgabe des Kachelofens. Jedoch kann die im Kachelofen erhitzte Luft mittels Kanälen auch in andere Räumlichkeiten geleitet werden und dort wärmend einströmen, aber auch in so genannte Hypokaustenwände (Strahlwände), welche ebenfalls sanfte Wärmestrahlung abgeben. Zusammengefasst kann festgestellt werden, dass Kachelöfen zweischalig aus Kachelverkleidung und Schamott-Grundaufbau bestehen (Grundofen) oder eine Kammer aus Gusseisen in der Kachelhülle besitzt und die Luft in einem Spalt erhitzt und weiterleitet (Warmluftofen, bzw. Einsatzofen) oder eine Kombination aus Grundofen und Warmluftofen darstellen (Kombiofen), wobei die Rauchgase (Heizgase) zusätzlich durch einen Rauchgaszug aus Schamott oder ähnlichem Material geführt werden und sowohl der Heizeinsatz aus Gusseisen als auch der Rauchgaszug zusammen mit Kacheln verkleidet werden. Dadurch sind schnelle Ausheizung als auch lang anhaltende Speicherwärme möglich.

Für gewöhnlich werden rechtwinklige Schamott-Bausteine zur Speicherkernbildung und Kacheln in verschiedener Ausführung zur Erzeugung der Verkleidung der Außenwand des Ofens eingesetzt. Die Form der Kacheln ist optische und bautechnisch bedingt. Gebrauchsmuster DE9418264U beschreibt ein zweiteiliges Speicherstein-Element mit Hohlraum zur Warmluftzirkulation. Die Speichermasse wird hier angepasst durch ein Nut-Feder Prinzip in eine hohle dreiseitige Kachel eingebracht, wobei die Hohlräume der Warmluft und nicht dem Rauchzug dienen. DE8319804U beschreibt einen Grundofen-Nachheizkasten-Bausatz mit U-Profil zur Gestaltung eines zu verbauenden Rauchzuges. DE20218351U offenbart eine Rauchgasführung mit einem Gehäuse vorzugsweise aus Blech. DE20105469U beschreibt einen vorfabrizierbaren Kachelgrundofen ohne Grundgerüst in selbst tragender Bauweise. AT403317B beschreibt einen Bausatz für einen prismatischen Rauchzug dessen abgestimmte Teile einen sich verjüngenden Schacht ergeben.

AT409416B beschreibt ein Speicherbauteil für ein Zugsystem mit achtkantiger Außenseite und rundem Innendurchmesser. AT2857U beschreibt einen weiteren Speicherbauteil für ein Zugsystem mit rechteckigem oder achteckigem Querschnitt und Umlenkkanal.

Aufsetzend auf diesen Stand der Technik wurde ein Baustein gesucht, der die Funktion von Schamottstein und Kachel vereint und zudem als Rauchzugstein mit besonders guten Zugeigenschaften für beliebige Heizphasen erfüllt, insbesondere, dass die Wärmeströmung über den Weg eine konstante Energieabgabe erlaubt. Weitere Aspekte sind leichte Transportfähigkeit des Bauteiles, kurze Errichtungszeit für daraus gebildete Öfen oder Rauchzüge sowie ein ansprechendes fertiges Äußeres der mithilfe des Bausteines errichteten Funktionskörper.

Vorgeschlagen werden ein Baustein sowie der Verband mehrerer solcher Bausteine als Ofen und Rauchzug-System. Der Baustein soll aus einem massiven feuerfesten Grundwerkstoff bestehen. Dieser ist „aus einem Guss" gefertigt und weist eine dreiseitige ebene Wand-Außenfläche mit zwei Knickstellen oder Flächenkrümmungen auf. So ergibt sich jeweils eine Kante mit oder ohne Abrundung. Die Flächennormalen benachbarter Außen-Seiten schließen einen Winkel von mindestens 60°, vorzugsweise genau 60° oder 90° ein. Der Baustein besitzt eine durchschnittliche Wandstärke von mindestens 3cm. Dadurch ergibt sich eine hohe Speicherwirkung. Gleichzeitig bildet der Baustein durch die Wand-Innenfläche einen Tunnel, dessen Wandabstand sich zur Tunneldecke hin verjüngt.

Eine Veredelung der Oberfläche zumindest an einem nach dem Verbau sichtbaren Teil erlaubt den optisch ansprechenden sofortigen Einsatz ohne Verkachelung, leichtere Reinigung und verbessert die Lebensdauer.

Der Baustein besteht vorteilhaft aus einem keramischen oder metallischen Grundstoff. Diese Stoffe sind gießbar, formbar und leicht zu bearbeiten.

Wie für alle Kachelöfen kann zur Bildung des Grundwerkstoffes irdenes Material aus Tonmineralien wie Kaolinit, Halloysit, Montmorillonit, Vermiculit oder Allophan oder Kaolin oder Zement oder dergleichen getrennt. Diese Aluminium-haltigen Verbindungen sind mit Wasser zur formbaren und brennbaren Massen mischbar und zur Sinterung fähig.

Ebenso ist es möglich, dass der Grundwerkstoff des Bausteins aus Gusseisen, Aluminium oder Metallschaum vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminium-Legierung besteht. Dies verringert gegenüber keramischen Werkstoffen die Wärmespeicherfähigkeit, beschleunigt aber die Lufterwärmung.

Auch Glaskeramik ist für die Herstellung des Bausteines denkbar. Durch die Verwendung lassen sich Sichtfenster bilden. Grundsätzlich sind dabei Hohlwände vorteilhaft, da Glas ein schlechter Wärmeleiter ist.

Speziell bei der Gestaltung können verschiedene Bausteine kombiniert und dadurch die Vorteile unterschiedlicher Materialien ausgenutzt werden.

Von Bedeutung ist eine künstlerische und/oder die Abstrahlfläche vergrößernde Prägung in der Oberfläche oder Erhebungen aus der Oberfläche.

Für ästhetische Gestaltung eignet sich vorteilhaft ein Schliff, eine Polierung, eine Beschichtung vorzugsweise mittels Glasur, Emailschicht, Farb- und/oder Lackauftrag oder eine ähnliche Vergütung zur Veredelung der Oberfläche. Diese Erfolgt ökonomisch zumindest an nach dem Verbau sichtbaren Teilflächen der Bausteine ist.

Die Form des Bausteines weist für die Spannungsfestigkeit vorteilhaft zumindest im Bereich der Knickstellen Hohlräume auf. Diese bilden zusätzliche Kanäle, welche für Warmluft-Leitungen genutzt werden können.

Zur Verbesserung der Wärmespeicherung können die die Hohlräume einen Füllstoff aus lose komprimierbarem feuerfestem Material vorzugsweise aus Aluminiumfolie tragen.

Besonders hervorzuheben ist die Verwendbarkeit als Bauelement für einschalige Öfen zusammen mit Boden- und Deckenplatten, Rauchabzugsrohr und vierter Wandabschluss als Platte mit Abgasrohr sowie Rauchzugs-Umlenkplatte und einer Sichtfenster tragenden Ofentür.

Bei Bildung von Zugkanälen mit raum- zugewandten optisch ansprechenden Flächen werden die Bausteine derart verbunden, dass die Rauchgase im Tunnelrohr zur Tunneldecke steigen können, wobei eine optimale gleichmäßige Wärmeverteilung resultiert.

Die Erfindung wird anhand beiliegender Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

1 bis 8 ein Beispiel des Bausteins in verschiedenen Ansichten und Zusammenstellungen.

9 bis 11 zeigen eine weitere Gestaltung des Erfindungsgegenstandes.

12 bis 15 zeigen einen durch die Zugbausteine und zusätzliche Konstruktionselemente gebildeten Kachel-Kleinstofen mit Pelletsrutsche.

16 zeigt eine Anordnung der Bausteine als Strahlungswand bildendes Zugsystem.

1 zeigt den erfindungsgemäßen Baustein 1 in als Tunnel 7 aufgestellter Lage. Die Außenseite 2 dieses U-profilförmigen Bausteins ist hier rechtwinklig geformt und die Innenseite zeigt den tunnelartigen Wandverlauf, welcher sich nach innen zu verjüngt. Hier ist ein tonnenförmiger Abschluss als Tunneldecke 9 gezeigt, der für die Rauchgasführung sehr effizient wirkt, da er unabhängig von der Durchströmgeschwindigkeit gleichmäßige Wärme-abgabe an die Speichermasse des Bausteines erlaubt. Eine Seite 10 weist eine Oberflächenveredelung 11 auf, die am zweckmäßigsten eine Glasur ist.

2 und 3 zeigen je eine der Stirnflächen-Ansichten des Bausteins 1 aus 1 in umgelegter Lage z.B. in Grundriss-Ansicht. Die untere Seitenwand 10 ist die veredelte und raumzugewandte Seite. Durch Stapelung mehrerer solcher Bausteine 1 übereinander entsteht ein längerer offener Kanal. Werden spiegelbildlich und paarweise zusammengefügte Bausteine 1 übereinander angeordnet entsteht eine geschlossene Ofenwand, welche allseitig oberflächenveredelt einen kleinen Kachelofen bilden kann. Wird einer der solchermaßen gestapelten und an den Bausteine umgedreht, sodass die gegabelte Öffnung zur Seite schaut, ergibt sich eine Brennstoffzuführ- oder Sichtfensteröffnung oder eine Kaminanschluss-Öffnung. Die zusätzlichen Ausnehmungen 14 laut 2 dienen der thermischen Verbesserung zur Vermeidung von Sprüngen und können als Warmluftpfade genutzt werden. Füllstoffe 15 wie lose geformte Aluminiumfolie können weitere Eigenschafts-Verbesserungen ermöglichen.

In 3 sind Vertiefungen 12 und Erhebungen 13 angedeutet. Diese dienen der Verzierung, der Oberflächen-Vergrößerung oder als Hilfe für die Verbindung zweier solcher Bausteine.

In 4 und 5 sind die Schrägrisse der Bausteine gezeigt.

Zur Bildung eines Rauchzuges werden von unten nach oben durchströmte Tunnelgebilde mithilfe der Anordnung wie in 6 gezeigt eingesetzt. Diese Anordnung wird vorzugsweise zeilenweise übereinander gestapelt. Zur Richtungsumleitung in die nächst höhere Zeile wird der letzte Baustein in Durchzugsrichtung einer Zeile einfach mit der Tunneldecke nach unten gedreht. Zur Dichtung der Stirnseiten jeder Zeile kann eine Schamottfläche oder ein Stapel der Bausteine in der Lage, wie in 4 und 5 gezeigt dienen. Die Vorzüge dieser Anordnung der Bausteine als Rauchzug sind experimentell und rechnerisch nachgewiesen, wobei die nach oben verjüngende Form gasdynamisch ideal für die Wärmeabgabe der Rauchgaswärme an das Bausteinmaterial ist. Durch Teilung der Bausteine mittels Gehrungsschnitte können auch nicht plane Rauchzüge gestaltet werden.

7 zeigt eine alternative Anordnung zur Rauchzug-Bildung wobei eine Lage nach oben offen und eine Lage nach unten offen einen Tunnel bildet. Dadurch ist der Querschnitt des Rauchzuges doppelt so groß.

8 zeigt ein Beispiel für eine weitere Anordnung.

Die 1 bis 3 sind mit einem anderen erfindungsgemäßen Baustein als 9 bis 11 wiederholt. Hier ergeben sich durch einen größeren Öffnungswinkel der Tunnelform, halb-wabenartige hexagonale Gebilde, welche sich zu Waben zusammensetzen lassen. Dadurch resultiert ein größerer Querschnitt für die Kombinationsform gegenüber der Verwendung der Bausteine gemäß 7 bei in etwa gleichem Materialbedarf.

12 bis 15 zeigen einen Klein-Kachelofen aus den erfindungsgemäßen Bausteinen 1. Der hier gezeigte Ofen verwendet sieben übereinander geschichtete tunnelförmigen Bausteine, wovon der unterste und die vier oberen ihre gabelförmige Öffnung nach hinten haben und die restlichen zwei ihre Öffnung nach vorne. Dort befindet sich eine Ofentür 16, idealerweise mit Sichtfenster 17. Dieser Bausteinstapel ist oben und unten mit je einer Kachel 18, 19 abgedeckt. Die Oberen vier Bausteine werden an der Rückseite durch eine Schamott-Platte 20 abgedichtet, die ein Abzugs- oder Kaminanschlussrohr 21 aufweist.

Ein Brennstoffzufuhrbehälter 22 zur Abbrandautomatisierten Zuführung vorzugsweise von Pellets in den Brennraum schließt die Konstruktion ab. Im Inneren ist vorteilhaft eine Rauchzugs-Trennplatte 23 vorgesehen, die den Weg des Heizgases verlängert. Unter dem Aufbau können Standbeine 24 vorgesehen sein. Unter dem Brennraum befindet sich eine herausnehmbare Aschenlade 25.

15 stellt eine Explosionszeichnung des Ofens dar.

16 zeigt ein Beispiel für einen Rauchzug aus 3 Reihen der erfindungsgemäßen Bausteine mit der veredelten Seite nach vorne. Der Rauch tritt unten rechts ein und gelangt durch die Bausteine der untersten Reihe von links nach rechts, dann hinauf in die zweite Reihe wieder zurück nach links und schließlich hinauf in die dritte Reihe, wo er dann an der rechten Seite oben austritt. Der Rauch kommt vom Ofen und geht in den Kamin.

1
Ofen- oder Rauchzug-Baustein
2
Wand-Außenfläche
3
Knickstelle 1
4
Knickstelle 2
5
Winkel
6
Mittlere Wandstärke
7
Tunnel
8
Tunnelwandabstand
9
Tunneldecke
10
Sichtbarer Ofen- oder Rauchzugteilstück
11
Veredelung (Glasur, Email, Farblasur, Lack, ..)
12
Vertiefung
13
Erhebung (Relief)
14
Hohlpfad, ohne Rauchdurchgang
15
Füllstoff
16
Ofentür
17
Sichtfenster
18
untere Abdeckkachel
19
obere Abdeckkachel
20
Schamottrückwand
21
Abzugsrohr (Kaminanschluss)
22
Brennstoffzufuhr(-behälter)
23
Rauchzug-Umlenkplatte
24
Füße
25
Aschenlade


Anspruch[de]
Baustein (1) bestehend aus einem massiven feuerfesten Grundwerkstoff für Öfen und Rauchzug-Systeme dadurch gekennzeichnet, dass er

• eine dreiseitige ebene Wand-Außenfläche (2) mit zwei Knickstellen oder Flächenkrümmungen (3, 4) aufweist, wovon jede eine Kante mit oder ohne Abrundung bildet, und die Flächennormalen benachbarter Außen-Seiten der Wand-Außenfläche (2) einen Winkel (5) von mindestens 60° einschließen,

• eine durchschnittliche Wandstärke (6) von mindestens 3 cm besitzt und

• einen Tunnel (7) bildet, dessen Wandabstand (8) sich zur Tunneldecke (9) hin verjüngt.
Baustein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Oberfläche mindestens an einem nach dem Verbau sichtbaren Teil (10) eine Veredelung (11) aufweist. Baustein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff keramisch oder metallisch ist. Baustein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des Grundwerkstoffes irdenes Material aus Tonmineralien wie Kaolinit, Halloysit, Montmorillonit, Vermiculit oder Allophan oder Kaolin oder Zement oder dergleichen verwendet wird. Baustein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff aus Gusseisen, Aluminium oder Metallschaum aus vorzugsweise Aluminium oder Aluminiumlegierung besteht. Baustein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff Glaskeramik ist. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Baustein Vertiefungen (12) in der Oberfläche oder Erhebungen (13) aus der Oberfläche aufweist. Baustein nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Veredelung (11) ein Schliff, eine Polierung, eine Beschichtung mittels Glasur, Emailschicht, Farb- und/oder Lackauftrag zumindest an einer nach dem Verbau sichtbaren Teilfläche (10) des Bausteines ist. Baustein nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Bausteines zumindest im Bereich der Knickstellen Hohlräume (14) oder durchgehende Material-Ausnehmungen aufweist. Baustein nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (14) oder Ausnehmungen einen Füllstoff (16) aus lose komprimierbarem feuerfestem Material aufnehmen, wie Aluminiumfolie oder Steinwolle. Baustein nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er Teil eines daraus gebildeten Ofens (17, 18) eines Kachelofens (19) oder eines Rauchzuges (20) ist. Kachelofen aus mindestens sieben Bausteinen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine keramischen Bodenplatte, eine Ofentür vorzugsweise mit Glas-Sichtfenster, eine Verschlussplatte mit Abzugsrohr, eine Rauchgasleitplatte und eine Deckplatte aufweist und vorzugsweise eine Pellets-Speicher- und Zuführein-richtung besitzt. Rauchzugsystem aus einer Vielzahl von Bausteinen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der gebildete Rauchpfad vorwiegend einen Tunnel aufweist, deren Wandabstand sich zur Tunneldecke hin verjüngt und die Summe der Oberflächenteile eine raumseitige Wärmestrahlfläche bildet.






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