Heizvorrichtung mit Wärmeaufspeicherung. Vorliegende Erfindung bildet eine Heiz- vorrichtung für gewerbliche und häusliche Zwecke aller Art. Die Erfindung besteht darin, dass die Heizvorrichtung, einen von geschlossenen Kanälen durchsetzen, wärme leitenden und allseitig wärmeisolierten Block aufweist, der in seinen Kanälen ein für alle mal eine Substanz eingefüllt enthält, welche zwischen den Temperaturgrenzen, innerhalb welcher die aufgespeicherte -\Värme nutzbar gemacht werden soll, sich im Zustande des gesättigten Dampfes unter Druck befindet;
und zwar sowohl bei der Erwärmung, als auch bei der Wärmeabgabe, wobei die Wärme isolierung des Blockes an den Wärmeent- nahmestellen je nach Bedarf entfernt und wieder hergestellt werden kann.
In der Zeichnung ist als Ausführungs beispiel der Erfindung ein Küchenofen dar gestellt. Fig. 1 zeigt den Küchenofen in schematischem Längsschnitt; Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II--II der Fig. 1; Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt nach Linie HI-III der Fig. 1; Fig. 4 zeigt eine Drauf sicht auf den Küchenofen;
In den Fig. 5 und 6 ist eine Art der Regelung der Wärme abgabe im Querschnitt nach Linie V--V der Fig. 4 in zwei charakteristischen Stellungen veranschaulicht; Fig. 7 zeigt eine zweite Art der Regelung der Wärmeabgabe in einem Querschnitt nach Linie VII-VII der Fig. 4 im vergrösserten Massstab ; Die Fig. 8-11 zeigen eine Ausführungsform eines Blockes in Seitenansicht, Draufsicht und in Schnitten nach den Linien X-X und XI-XI der Fig. 9 ;
In den Fig. I2-15 ist eine zweite Ausführungsform eines Blockes in . Seiten ansicht, Draufsicht und in Querschnitten nach den Linien XIV-XIV und XV-XV der Fig. 13 dargestellt.
Der Küchenofen gemäss den Fig. 1-7 weist einen gut wärmeleitenden Block x zweckmässig aus Metall auf, der von einem eigenartigen, druck- und gasdicht geschlosse nen Hohlkörpersystem beziehungsweise Kanal system durchzogen ist. Letzteres besteht bei vorliegendem Ausführungsbeispiel aus einem Bündel von Röhren 2, die auf irgend eine geeignete Weise mechanisch und ther misch zu einer Einheit vereinigt sind. In den Röhren 2 ist ein für allemal ein flüssiges, beziehungsweise gasförmiges Wärmeübertra- gungsmittel eingefüllt.
Als solches Wärme übertragungsmittel kann für die in Rede Stehende Durchführungsform der Erfindung zum Beispiel Ammoniak verwendet werden. Jede Röhre ist durch Verschluss-Mittel 3 (z. B. Pfropfen, Verschweissungen und dergl.) druck- und gasdicht geschlossen, so dass Gewähr gegeben ist, dass das im Rohr befind liche Wärmeübertragungsmittel in dem kon stanten Rohrvolumen erhitzt werden leann, ohne dass sich die Menge des ein für allemal eingeschlossenen Wärmeübertragungsmittels ändert.
Die Anordnung und der Zusammenbau der Röhren in dem Block kann auf die ver schiedenartigste Weise gewählt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1-6 besteht der wärmeleitende Block x aus gut wärmeleitenden Mitteln (Metallplatten, Metallpulver, Metallspäne, leicht schmelzbares Metall und dergleichen in einem Metallgefässe) zwischen welchen das geschlossene Röhren system 2 gebettet ist. 5, 5, 5 stellen um das Rohrbündel herumgelegte Bandagen aus Metallbändern dar, welche die Röhren zu sammenhalten. 6, 6 sind zwischen die Röhren verlegte Zwischenkörper aus Metallpulver (z. B.
Kupferpulver) und 7, 8, 9 und 10 sind über die vorgenamiten Elemente 2, 5, 6 an geordnete Metallplatten, die zu einem Gehäuse vereinigt sind. 7 ist die Platte mit der Heizfläche für das Röhrensystem und 9 die Platte mit der Wärmeabgabefläche.
Unter dem Block x ist eine Heizvorrich- tung vorgesehen; sie besteht aus einem Rost 20, einer Feuertür 21, einem Aschenfall 22, dem Feuerraum 23, mehreren Flammen kanälen 24 (Fis. 3) und dem Rauchabzug 25, der durch einen Deckel 26 abgeschlossen werden kann. Das Röhrensystem und die Heizvorrichtung sind in geeigneter Weise durch Isolierkörper abgedeckt. Die Isolier- körper sind in Bezug auf das Röhrensystem und die Heizvorrichtung zum Teil fix und zum Teil beweglich angeordnet.
Die fixen Isolierkörper bestehen aus einem Isolierkasten 30, der für Koch- und Bratzwecke mit einem Dom .31 versehen sein kann. Die rückwärtige Öffnung des Kastens ist durch einen gleich falls als Isolierkörper ausgebildeten Deckel 32 abgeschlossen. Die obere Wand des Isolierkastens 30, die auf der Wärmeabgabe platte 9 des Blockes x aufliegt, ist stellen weise mit Öffnungen 35, 36, 37 versehen, die durch als Wärmeisolierung ausgebildete, bewegliche Passkörper 45, 46, 47 geöffnet und geschlossen werden können.
Die Öffnungen 35, 36 verlaufen quer über die ganze Breite des Ofens; die mit diesen Öffnungen zusammenwirkenden Pass- stücke 45, 46 sind zu Schiebern ausgebildet. Die Schieber 45, 46 sind an ihrer einen Schmalseite mit einer bogenförmigen Aus- nehmung 50 ausgestattet; an der andern Schmalseite ist je ein Handgriff 51 zur Be dienung der Schieber vorgesehen. Nehmen die Schieber 45, 46 die aus Fig. 4 ersicht liche Stellung des Schiebers 45 ein, so sind die Wärmeabgabeöffnungen 35, 36 zur Gänze geschlossen.
Durch Verschiebung der Schieber 45, 46 in der in Fig. 4 bezeichneten Pfeil richtung kann die Grösse der wärmeabgeben den Fläche und damit die an den zu er hitzenden Gegenstand, zum Beispiel einen Kochtopf 53, abgegebene Wärme geregelt werden (vergleiche Stellung des Schiebers 46 in den Fig. 4, 5 und 6). Die Öffnung 37 ist bei dein gezeichneten Ausführungs beispiel kreisrund, verläuft gegen die Wärme abgabeplatte 9 kegelförmig und kann durch einen kegelförmigen Deckel47 abgeschlossen werden.
Im Bereiche der Öffnung 37 ist gleichfalls eine Einrichtung zur Regelung der an den zu erhitzenden Gegenstand, zum Beispiel einen Kochtopf 54, abzugebenden Wärme angeordnet; dieselbe besitzt einen zweiarmigen Hebel 57, der bei 58 seine Drehachse hat. Der eine Hebelarm 5 7' be findet sich in einem Schlitz des Blockes x, wobei das Ende des Arnies 57' annähernd in der Mitte der Öffnung 37 liegt. Der zweite Hebelarm<B>57"</B> kann durch eine Stell schraube 60 verstellt werden. Nimmt die Regelungseinrichtung die in Fig. 7 mit vollen Linien gezeichnete Stellung ein, so sitzt der Topf 54 auf der Wärmeabgabeplatte 9 der Öffnung 37 vollständig auf.
In dieser Stellung findet Erhitzung des Topfes 54 statt. Soll die Erhitzung unterbrochen werden, so ist es nur erforderlich die Schraube 60 so zu drehen, dass der Hebel 57 die mit strich punktierten Linien angedeutete Stellung ein nimmt. Bei Verschwenkung des Hebels 57 wird der Topf von der Wärmeabgabeplatte 9 abgehoben und hierdurch die Erhitzung des Topfes durch Zwischenschaltung von Luft vermindert. Die Öffnungen 35, 36, 37 reichen bis auf die Wärmeabgabeplatte 9 des Hohlkörpersystems. Der Isolierkasten mit seinem gesamten Inhalt ruht auf vier Füssen 40.
Die Handhabung und der Betrieb des vorstehend beschriebenen Ofens sind folgende: Vor dem Anheizen des Ofens wird der Deckel 26 abgenommen, der Rauchabzug 25 an einem Kamin angeschlossen und nach Auflage von Brennstpff auf den Rost 20 die Heizvorrichtung in Tätigkeit gesetzt.
Das in den Hohlräumen des Blockes x ein für allemal druck- und gasdicht einge schlossene Wärmeübertragungsmittel wird zweckmässig auf jene Temperatur erhitzt, bei welcher unter Berücksichtigung der Art und Menge des eingeschlossenen Wärmeübertra- gungsmittels dasselbe sich im Zustande des gesättigten Dampfes unter Druck befindet, und vorteilhaft die Leitfähigkeit des Wärme übertragungsmittels sich ihrem Höchstwerte nähert.
In diesem Zustand des Wärmeüber- tragungsmittels wird die durch die Heizvor- richtung der Platten 7 des Blockes x zuge führte kalorische Energie nahezu augenblick lich und mit überraschend günstigem Wirkungs grad an die Energie abgebende Stelle (Platte 9) geleitet und kann von dieser Platte bei entsprechender Freilegung der Öffnungen 35, 36, 37 durch Verschiebung der Schieber 45, 46, oder durch Abnahme des Deckels 47 zu beliebigen Zwecken abgenommen werden.
Ist der vorerwähnte günstige Zustand der Wärmeleitung des Wärmeübertragungs- mittels erreicht, so kann -die Feuerung ganz abgestellt werden und durch Aufsetzen des Deckels 26 und durch Schliessung der Schieber 45, 46 und des Deckels 47 eine vollständige Abisolierung der ganzen Einrichtung ermög licht werden. In diesem Zustande kann aus dem Ofen ohne Zuführung neuer Wärme mehrere Tage hindurch die unter den gün stigen wärmewirtschaftlichen Verhältnissen aufgespeicherte Wärme nach Bedarf ent nommen werden.
Zu diesem Zwecke ist es nur notwendig, einen oder beide Schieber 45! 46 in der in Fig. 4 gezeichneteten Pfeilrich tung zu verschieben oder den Deckel 47 ab zuheben und in die freigelegten Öffnungen 35 bezw. 36 bezw. 37 bezw. dem Dom 31 die entsprechenden Koch- und Bratgefässe einzusetzen.
Um die Übertragung. der im Block x auf gespeicherten Wärme auf die zu erhitzenden Gegenstände (Koch- und Bratgefässe) un mittelbar zu gestalten, muss für eine gute, wärmeleitende Verbindung zwischen dem zu erhitzenden Gegenstand und der wärmeab gebenden Platte 9 Sorge getragen werden. Dies kann auf die verschiedenartigste Weise bewirkt werden. Eine Art der günstigsten Wärmeübertragung wird dadurch erzielt, dass die Oberfläche der wärmeabgebenden Platte 9 und die Unterfläche des zu erhitzenden Gegen standes, zum Beispiel Kochtopfes, geschliffen werden.
Hierdurch wird beim Aufsetzen eines solchen Kochtopfes auf die Platte 9 erreicht, dass die geschliffenen Flächen sich an allen Stellen innig berühren und an keiner Stelle zwischen den Flächen ein die Wärme übertragung hinderndes Mittel, zum Beispiel Luft, verbleiben kann. Eine andere Art zur Erreichung einer- guten Wärmeübertragung besteht darin, dass zwischen den zur Wärme abgabe dienenden Heizflächen und dem zu erhitzenden Gegenstand, zum Beispiel Koch gefäss, eine Schicht aus leicht schmelzendem Metall angeordnet wird, dessen .Schmelz punkt unter der abzugebenden Temperatur liegt. Als Zwischenmetall eignen sich die verschiedenartigsten Legierungen, zum Bei spiel Wodd.sches Metall.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 1 bis 6 besteht der Block aus einem System von Röhren und einem Zwischen körper. In den Fig. 8 bis 11-bezw. 12 bis 15 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele von Blöcken für Heizvorrichtungen dargestellt. Der in den Fig. 8 bis 11 veranschaulichte Block besteht aus einer Metallplatte 70, in welcher mehrere parallel verlaufende Kanäle 71 vorgesehen sind. Die Kanäle 71 sind in parallel zur wärmeabgebenden Fläche 9' all- geordneter Reihe r-r angeordnet. Die Enden der Kanäle sind durch Querkanäle 73, 74 miteinander verbunden.
In dem aus untereinander kommunizierenden Kanälen 71, 73, 74 bestehenden Kanalsystem ist ein für allemal die Substanz eingefüllt, welche sich zwischen den Temperaturgrenzen, innerhalb welcher die aufgespeicherte Wärme nutzbar gemacht werden soll, sich im Zustande des gesättigten Dampfes unter Druck befindet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 12 bis 15 bestellt der Block x aus einer Metallplatte 75, die der Länge nach voll Kanälen 76, 77 durchsetzt ist.
Die Kanäle 76 besitzen kleineren Durchmesser und liegen in einer parallel zur wärmeabgebenden Fläche 9' verlaufenden Reihe Die Kanäle 77 besitzen grösseren Durchmesser und liegen in einer unterhalb der Kanäle 76 befindlichen Reihe Die Kanäle 76 stehen unter einander durch Querkanäle 80, 81, die Ka näle 77 durch Querkanäle 82, 83 in Verbin dung. Die Querkanäle 80, 82 bezw. 81, 83 sind wiederum durch kurze Vertikalkanäle 85 verbunden. Es folgt hieraus, dar sämt liche Längskanäle 76, 77 in dem Block x miteinander kommunizieren.
Die Herstellung der Blöcke a: gemäss den Fig. 8 bis 15 kann in der verschiedenartigsten Weise durehgeführt werden. Zweckmässig bestehen die Blöcke x aus Gusseisen oder Stahlplatten mit eingegossenen oder ausge sparten, geschlossenen Kanälen. Hierbei können die Kanäle aus Röhren, zum Beispiel Mannesmann-Röhren; bestehen, die beim Giessen der Blöcke gleich miteingegossen werden.
Die Wirkung des Wärmeübertra- gungsmittels besteht darin, die zugeführte Wärme auf das ganze Kanalsystem des Blockes, welches das Wärmeübertragungs- mittel enthält, sowohl bei der Erwärulung als auch bei der Abkühlung augenblieldieh auf die ganze Masse des Blockes gleichmässig zu übertragen.
Die Wirkungsweise bei der Wärmeüber- tragung ist die folgende Man wählt die Art und Menge des Wär- meübertragungsmittels,welches in das Kanal system des Blockes ein für allemal eingeführt wird, so dar es sich innerhalb der Tempe raturgrenzen, zwischen welchen die Wärme nutzbar gemacht werden soll, im Zustande des gesättigten Dampfes befindet. Wenn man zum Beispiel eine Temperatur von 100 bis 240 C benötigt, wird man in das Kanal system des Blockes Alkohol oder Wasser etc. einfüllen, das heisst solche Substanzen,
welche zwischen diesen Grenzen sieh im Zu stande des gesättigten Dampfes befinden.
Ist das Wärmeübertragungsmittel bei spielsweise Alkohol, so wird die Menge des selben derart zu wählen sein, dar sie dem kritischen Volumen entspricht. Mit einer geringeren Menge wird der Zustand des ge sättigten Dampfes bis zu einer Temperatur von 240 (der britischen Temperatur) nicht eintreten.
Wenn man eine Wärmeübertragung zwischen den Temperaturen 0 und +1300 vornehmen will, wird man zum Beispiel Ammoniak verwenden.
Die Heizvorrichtung erfüllt hinsichtlich Wärnieöl.:oiioinie und Handhabung praktische Forderungen. Die Ausbildung des Wärme speichers als Block mit Kanälen und mit in diesen eingefüllten Substanzen der eingangs erwähnten Art, ermöglicht auf einfache Weise eine gute Wä rineisolierung. Durch die kombinierte Anwendung der einzelnen Elemente kann eine Heizvorrichtung geschaf fen werden, die beispielsweise in ihrer An wendung auf Kiiehenofen es ermöglicht, beim einmaligen Anheizen in 24 Stunden, mit einer weit geringeren Menge von Brenn material als bisher es möglich ist,
innerhalb langer Zeit nach dem Anheizen eine ver blüffend rasche Wärmeübertragung zu erzielen.