AT409032B - Einrichtung zum abführen insbesondere gasförmiger medien - Google Patents

Description

AT 409 032 B

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Bei den durch die erfindungsgemäße Einrichtung abzuführenden Medien handelt es sich insbesondere um gasförmige Medien, wie zum Beispiel Luft, Abgase oder Rauchgase. Es kann sich aber auch um flüssige oder feste Medien und Kombinationen davon handeln. Häufig ist es notwendig, insbesondere gasförmige Medien, wie zum Beispiel Abgase od. dgl. von deren Ursprungsquelle, insbesondere Rauchgase von Feuerstätten wirkungsvoll abzuführen. Oft sind Einrichtungen, welche die Abführung beispielsweise der Abgase verbessern aufwendig und somit teuer in ihrer Anschaffung, weshalb nicht überall solche eingesetzt werden. Im Fall der Abführung von Rauchgasen über Schornsteine kommt es aus Gründen der Wetterlage, der Versot-tung der Kamine oder aufgrund zu geringer Innenquerschnitte der Schornsteine häufig vor, daß die Zugwirkung der Schornsteine nicht zufriedenstellend ist. Bei der Sanierung alter Kamine werden üblicherweise zur Vermeidung von Stemmarbeiten Rohre aus Kunststoff, Metall oder Schamotte in den bestehenden Schornstein eingezogen. Damit ist gezwungenermaßen eine Querschnittsverringerung und somit eine Verschlechterung der Zugwirkung verbunden. Bei bekannten Methoden zum Abführen von beispielsweise Abgasen kommen die mechanischen Teile der Antriebseinheit mit dem zu fördernden Medium in Kontakt, wodurch diese beispielsweise rasch korrodieren.

Die US 1 612 838 A offenbart das Merkmal, daß die Projektion der Längsrichtung des oder jedes Einströmrohres auf die Ebene normal zur Längsrichtung der Leitung, des Schornsteines oder des Aufsatzes mit der Tangente an die Leitung, den Schornstein oder den Aufsatz einen Winkel alpha einschließt, welcher kleiner als 45° ist. Die genannte US 1 612 838 A geht von einer Aufgabe aus, welche sich zum Ziel setzt, die Geschwindigkeit der abziehenden Rauchgase zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung hat wohl das gleiche Ziel, erreicht es aber durch die Kombination zweier Merkmale, wodurch der Effekt erreicht wird, daß im Rauchfang keine Einbauten vorgenommen werden müssen, die die Luftströmung nach oben richten. Solche Einbauten erschweren die Arbeit des Rauchfangkehrers, weicher mit seinen Reinigungsbürsten an derartigen Einbauten stecken bleibt. Ein solcher Zweck wird durch die US 1 612 838 A weder angestrebt noch erreicht, da sie konische Leitbleche 6 vorsieht.

Wohl zeigt die DE 31 37 532 A1 das Merkmal des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1, welches als an sich bekannt zugegeben wird. Durch dieses Merkmal allein wird aber nur erreicht, daß die Luft nach oben geblasen wird. Eine Rotation dieser Luft, wie sie die Erfindung zur Aufgabe hat, wird durch die DE 31 37 532 A1 weder angestrebt noch erreicht.

Die Kombination der beiden zuvor genannten Merkmale zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird auch durch die US 1 527 849 A weder vorweggenommen noch nahegelegt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer eingangs erwähnten Einrichtung, durch welche eine wirkungsvolle Abführung insbesondere gasförmiger Medien gewährleistet wird. Die Einrichtung soll zur nachträglichen Anordnung auf bestehenden Anlagen geeignet sein und die Dimensionierung neuer Anlagen mit geringerem Innendurchmesser oder größerer Längen bzw. Höhen der Leitungen ermöglichen. Darüber hinaus soll die Einrichtung möglichst einfach und somit kostengünstig aufgebaut sein und sollen allfällige mechanische Teile der Einrichtung möglichst nicht mit dem zu fördernden Medium in Kontakt kommen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahme nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäß festgelegte Richtung der Einströmung der Luft mit hoher Geschwindigkeit wird oberhalb der Einströmöffnung eine spiralförmige Strömung erzielt, welche unterhalb der Einströmöffnung einen Unterdrück hervorruft, durch welchen die zu fördernden Medien, z.B. die Abgase wirkungsvoll abgeführt werden können. Die Konstruktion zeichnet sich durch besondere Einfachheit aus. Im einfachsten Fall besteht die erfindungsgemäße Einrichtung nur aus einem Rohr, das in entsprechenden Winkeln in die Leitung, den Schornstein oder den Aufsatz mündet sowie einen Ventilator, der die Strömung der einzuströmenden Luft erzeugt. Anstelle eines Ventilators kann auch ein Kompressor eingesetzt werden oder Druckgas zur Erzeugung der Strömung verwendet werden. Die Erfindung kann gleichermaßen an bestehende Anlagen aufgesetzt oder in neue Anlagen integriert werden. Die Einbaulage der erfindungsgemäßen Einrichtung kann dabei unter einem beliebigen Winkel zwischen 0° und 90° zur Leitung erfolgen. Es kann beispielsweise eine bessere Zugwirkung von sanierten Schornsteinen mit verringertem Innendurchmesser erreicht werden und Neuerrichtungen von Schornsteinen vermieden bzw. zumin- 2

AT 409 032 B dest zeitlich hinausgezögert und somit Kosten gespart werden. Gleichzeitig ist durch die Beimengung von Reinluft eine Verdünnung der Abgase od. dgl. verbunden, wodurch beispielsweise die Emissionskonzentrationen von Luftschadstoffen, wie Kohlenmonoxid, Schwefeloxid, Stickoxide, unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Wasserdampf und Ruß wesentlich abgesenkt werden können. Ebenso wird eine wesentliche Vergrößerung der Ausblashöhe bzw. Quellhöhe erreicht welche zur Verringerung der Immissionskonzentrationen von Schadstoffen in der Umgebung beiträgt. Durch die Absaugung der Abgase kann durch die erfindungsgemäße Einrichtung auch die Funktion bei längeren Verbindungsleitungen aufrechterhalten werden. Ebenso kann durch die erfindungsgemäße Einrichtung die Höhe von Schornsteinen reduziert werden bzw. eine notwendige Erhöhung vermieden werden. Durch die sichere Absaugung von Rauchgasen wird erreicht, daß die Kamine auch bei Unterschreitung des Wasserdampftaupunkts trocken gehalten werden können und Ver-sottungserscheinungen nicht auftreten. Für optimale Strömungsverhältnisse mündet das oder jedes Einströmrohr vorzugsweise tangential, d.h. unter einem Winkel α = 0° in die Leitung, den Schornstein oder den Aufsatz. Dadurch ergibt sich eine optimale spiralförmige Strömung oberhalb der Einströmöffnung, welche einen Unterdrück unterhalb der Einströmöffnung hervorruft.

Vorteilhafte Strömungsverhältnisse haben sich dann eingestellt, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal die oder jede Einströmöffnung L-förmigen Querschnitt aufweist. Dabei kann die L-Form durch einen entsprechenden Ausschnitt in der Leitung, dem Schornstein oder dem Aufsatz oder durch eine rechteckige Öffnung mit einer entsprechenden Abdeckung realisiert werden.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal weist der Schornstein oder der daran anschließende Aufsatz innenseitig eine insbesondere spiralförmige Profilierung auf, durch welche die Strömungsform unterstützt wird. Dies ist insbesondere bei der Anwendung von Flüssigkeit vorteilhaft, da deren Förderung durch die spezielle Profilierung der Innenwand unterstützt wird.

Zur Förderung der Außenluft kann ein Ventilator außenseitig an das oder jedes Einströmrohr angeschlossen sein. Der Ventilator soll möglichst geräuscharm sein, sodaß keine Lärmbelästigung der Umgebung besteht. Die außenseitige Anordnung erleichtert die Wartung und einen etwaigen Austausch des Ventilators.

Alternativ zu einem Ventilator kann auch ein Kompressor zur Förderung der Außenluft oder eine Druckgasquelle außenseitig an das oder jedes Einströmrohr angeschlossen sein. Im Gegensatz zu einem Ventilator liefert ein Kompressor einen im wesentlichen von den Leitungsverhältnissen unabhängigen Druck der einzuströmenden Luft, wodurch unabhängig von beispielsweise Verschmutzungen od. dgl. immer eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft in dem oder jedem Einströmrohr erzielt werden kann. Wenn Druckgas bzw. Preßluft vorhanden ist, können auch diese zweckmäßigerweise verwendet werden.

Die Strömungsverhältnisse können weiter verbessert werden, wenn das Ende der Leitung, des Schornsteines oder des Aufsatzes mit zunehmendem Querschnitt ausgebildet ist oder daran anschließend ein Rohrstück od. dgi. mit zunehmendem Querschnitt angeordnet ist. Besonders gute Verhältnisse haben sich mit einem Rohrstück ergeben, welches aus zwei zylinderförmigen Teilen und einem dazwischen Angeordneten kegelstumpfförmigen Übergang besteht, wobei der Durchmesser des erweiterten Teiles etwa doppelt so groß ist, wie der Durchmesser des anderen Teils und der Anstiegswinkel des kegelstumpfförmigen Zwischenstücks sehr gering war.

Durch eine in der Leitung, oder dem Schornstein vorgesehene Nebenluftvorrichtung zur weiteren Zuführung von Außenluft, welche beispielsweise in Form einer Klappe über der Schornsteinsohle vorgesehen sein kann, kann ein Trockenhalten bzw. rasches Trockenlegen und Verhindern eines neuerlichen Naßwerdens des Schornsteines erzielt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der angeschlossenen Zeichnungen näher erläutert.

Darin zeigen Fig. 1 Fig. 2a und 2b Fig. 3a bis 3c Fig. 4a bis4d zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung als Aufsatz auf einem Schornstein, eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Schornsteines im Bereich des Einströmrohres zur Veranschaulichung der geometrischen Verhältnisse, und verschiedene Querschnittsformen des Schornsteines oder des Aufsatzes, verschiedene Ausführungsformen der Einströmöffnung, und 3

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Fig. 5a bis 5e verschiedene Ausführungsformen des Aufsatzes.

Fig. 1 zeigt einen Schornstein 1 und eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung in Form eines Aufsatzes 2, welcher auf den Kopf des Schornsteines 1 aufsetzbar ist. Die Einrichtung kann aber auch in einem beliebigen Winkel zwischen 0® und 90° zum Schornstein 1 angeordnet werden. Ein Aufsatz 2 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist für den Einsatz auf bestehenden Anlagen vorteilhaft. Beim Neubau von Anlagen zum Abführen von Abgasen od. dgl. kann die Einrichtung natürlich auch in die Anlagen integriert, also beispielsweise gleich in den Schornstein 1 eingebaut werden. Dabei können neue Schornsteine 1 von vornherein mit einem wesentlich geringeren Innendurchmesser geplant werden, wodurch im Gebäude Platz eingespart wird. Weiters kann vermieden werden, daß Abgase od. dgl. unter Überdruck abgeführt werden müssen, was erhöhte Anforderungen an die Dichtheit der Leitungen und somit ein Gefahrenpotential bzw. einen zusätzlichen Kostenfaktor darstellt. Durch die Erzeugung des künstlichen Unterdrucks kann auch auf eine Wärmedämmung des Schornsteines 1 verzichtet werden, welche ansonsten zur Erzeugung des natürlichen Unterdrucks (der „Zugwirkung“) erforderlich wäre. An dem Schornstein 1 können mehrere Feuerstätten 3 über Anschlußrohre 4 angeschlossen sein. Entlang des Schornsteines 1 ist üblicherweise zumindest ein Verschluß 5 vorgesehen, über den der Schornstein 1 inspiziert oder gereinigt werden kann. In den erfindungsgemäßen Aufsatz 2 mündet über eine Einströmöffnung 6 ein Einströmrohr 7, über das Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in den Aufsatz 2 eingeströmt wird. Zur Erzeugung der vorzugsweisen Hochgeschwindigkeitsströmung kann ein Ventilator 8 an dem, der Einströmöffnung 6 gegenüberliegenden Ende des Einströmroh-res 7 angeordnet sein, über den die Luft von außen angesaugt wird und in das Einströmrohr 7 eingeblasen wird. Durch spezielle Wahl der Richtung der über das Einströmrohr 7 eingeblasenen Luft wird oberhalb der Einströmöffnung 6 im Aufsatz 2 bzw. im Schornstein 1 eine spiralförmige Strömung erzielt. Die Strömung wird durch die Linien S veranschaulicht. Ähnlich, wie bei einem Wirbelsturm entsteht unterhalb dieser Strömung ein Unterdrück, welcher eine bessere Zugwirkung im Schornstein 1 und somit eine bessere Abführung der Abgase der Feuerstätten 3 od. dgl. bewirkt. Anstelle eines Ventilators 8 kann auch ein Kompressor oder eine Druckgasquelle oder Preßluft (nicht gezeigt) zur Erzeugung der Strömung im Einströmrohr 7 eingesetzt werden. Die Strömung kann auch durch Einpressen oder Eindüsen von Flüssigkeiten (Wasser, Dampf) über eine Pumpe oder einen Förderapparat geschehen, wobei die Flüssigkeit gleichzeitig als Wasch-, Ad-sorptions oder Absorptionsmedium für Verbrennungsgasbestandteile bzw. Bestandteile des abzuführenden Mediums dienen kann. Anstelle von Feuerstätten 3 können natürlich auch andere Quellen, welche Abgase od. dgl. erzeugen, wie z.B. Wohnungslüftungen, Lüftungen von Betriebsanlagen und Arbeitsplätzen (z.B. Schweißarbeitsplätze) vorgesehen sein. Im Schornstein 1 kann eine Nebenluftvorrichtung zur weiteren Zuführung von Außenluft, beispielsweise in Form einer Klappe 10 vorgesehen sein, wodurch ein Trockenhalten bzw. rasches Trockenlegen und Verhindern eines neuerlichen Naßwerdens des Schornsteines 1 erzielt werden kann.

Aus den Fig. 2a und 2b geht die erfindungsgemäße Geometrie des Einströmrohres 7 in Bezug auf den Aufsatz 2 bzw. den Schornstein 1 besser hervor, durch welche die gewünschte spiralförmige Strömungsform erzielt werden kann. Dementsprechend ist das Einströmrohr 7 so angeordnet, daß die Achse A des Einströmrohres 7 mit der Tangente T an den Aufsatz 2 bzw. Schornstein 1 einen Winkel α einschließt, der kleiner als 45°, vorzugsweise kleiner als 10° ist. Im Extremfall beträgt der Winkel α = 0°, sodaß die Achse A des Einströmrohres 7 tangential zum Aufsatz 2 bzw. Schornstein 1 verläuft. Wie aus Fig. 2b ersichtlich, schließt die Projektion der Längsrichtung A des Einströmrohres 7 auf die Ebene parallel zur Längsrichtung des Schornsteines 1 bzw. des Aufsatzes 2 mit einer Ebene normal zur Längsrichtung des Schornsteines 1 oder des Aufsatzes 2 einen Winkel ß ein, der im Bereich zwischen 5° und 60° liegt. Die untere Grenze des Winkels ß wird durch den Querschnitt des Schornsteines 1 bzw. des Aufsatzes 2 in Höhe der Einströmöffnung 6 sowie durch die Höhe der Einströmöffnung 6 bestimmt. Zwar muß der Winkel ß mindestens so groß sein, daß keine Rückströmung durch die Einströmöffnung 6 in das Einströmrohr 7 stattfindet. Durch die entsprechende Geometrie wird oberhalb der Einströmöffnung 6 im Aufsatz 2 bzw. Schornstein 1 eine spiralförmige Strömung erzielt, die unterhalb der Einströmöffnung 6 einen Unterdrück hervorruft.

Die Fig. 3a bis 3c zeigen verschiedene Querschnittsformen des oberen Teils des Schornsteines 1 bzw. des daran anschließenden Aufsatzes 2. Gemäß Fig. 3a ist der Querschnitt rund, gewis- 4

Claims (5)

1. AT 409 032 B se Abweichungen von einem runden Querschnitt beispielsweise in Form eines elliptischen oder ovalen Querschnitts gemäß Fig. 3b oder in Form eines polygonalen Querschnitts gemäß Fig. 3c sind auch möglich. In den Fig. 4a bis 4d sind Beispiele verschiedener Formen der Einströmöffnung 6 dargestellt. Es kann auch der Querschnitt des Einströmrohres 7 eine entsprechende Gestalt aufweisen, fertigungstechnisch wird es jedoch günstiger sein, das Einströmrohr 7 mit zylindrischem oder rechtek-kigem Querschnitt herzustellen und lediglich die Form der Einströmöffnung 6 entsprechend auszugestalten. Fig. 4a zeigt eine runde Einströmöffnung 6, Fig. 4b eine elliptische oder ovale Form der Einströmöffnung 6. Aus Fig. 4c geht eine rechteckige Einströmöffnung 6 hervor. Gute Strömungsverhältnisse haben sich auch bei einer L-förmigen Einströmöffnung 6 gemäß Fig. 4d ergeben. Der Gestaltung der Einströmöffnung 6 bzw. des Querschnittes des Einströmrohres 7 sind keine Grenzen gesetzt. Durch entsprechende Gestaltung des oberen Endes des Schornsteines 1, des daran anschließenden Aufsatzes 2 oder eines anschließenden zusätzlichen Rohrstückes können bessere Strömungsverhältnisse und ein größerer Unterdrück erzielt werden. Die Fig. 5a bis 5e zeigen beispielhaft einige Möglichkeiten für die Gestaltung der Mündung des Schornsteines 1, des Aufsatzes 2 bzw. eines Rohrstücks. Fig. 5a zeigt eine zylindrische Form, Fig. 5b zeigt einen Aufsatz 2 mit nach außen verjüngendem Querschnitt, Fig. 5c einen Aufsatz 2 mit konisch auseinanderlaufendem Querschnitt. Guter Unterdrück hat sich auch durch einen Aufsatz 2 entsprechend Fig. 5d gebildet, bei dem zwei zylindrische Rohre übereinander angeordnet werden wobei der Übergang zwischen den beiden Rohrstücken durch ein konisches Zwischenstück mit geringem Anstiegswinkel gebildet ist. Schließlich kann der Aufsatz 2 auch entsprechend Fig. 5e gestaltet sein, wobei ein Teil mit größerem Querschnitt in der Mitte eines zylinderförmigen Rohrstückes angeordnet ist. Zusätzlich können Leitvorrichtungen 9 zur Erzielung einer bestimmten Strömungsform angeordnet sein. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann sehr einfach und rasch auf bestehende Schornsteine aufgesetzt und montiert werden. Im einfachsten Fall wird ein bestehender Schornstein einfach mit einer Öffnung versehen, in die ein Einströmrohr unter den geeigneten Winkeln eingesetzt wird und über das beispielsweise mittels eines Ventilators Luft eingeströmt wird. Eine Anpassung an die jeweilige Kaminleistung ist ebenfalls leicht und kostengünstig durchführbar. Der Energiebedarf für die Einrichtung zur Förderung der einzuströmenden Luft ist äußerst gering. Und somit die Betriebskosten sehr niedrig. Die elektrische Versorgung der Einrichtung zur Förderung der Luftströmung wird vorzugsweise mit der Steuerung der abgasverursachenden Einrichtungen gekoppelt, sodaß eine weitere Energiereduktion möglich ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann besonders vorteilhaft bei der Sanierung alter Schornsteine eingesetzt werden, da durch den Unterdrück eine Querschnittverringerung des Schornsteines durch üblicherweise eingesetzte Metallrohre, Schamotterohre oder flexible PVDF (Polyvinyl-idenfluorid)-Rohre zulässig wird. Neue Schornsteine aus jedweden Material können von vornherein mit einem wesentlich geringeren Innendurchmesser geplant werden, wodurch Platz und Material eingespart werden kann. Durch die erfindungsgemäße Vermeidung der Abführung der insbesondere gasförmigen Medien unter Überdruck kann eine Gefahrenquelle eines beispielsweise unkontrollierten Austritts von Rauchgasen in Wohnräume vermieden werden. Durch den entstehenden Unterdrück ist selbst bei Undichtheiten eine Gefahr des Austritts von Rauchgasen vermeidbar. Übliche Wärmedämmungen beispielsweise des Schornsteines können durch die Erzeugung des künstlichen Überdrucks entfallen. Neben dem bevorzugten Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Abführung von Rauchgasen von Feuerstätten sind auch verschiedene andere Anwendungen denkbar. Der Einbau der erfindungsgemäßen Einrichtung in Schornsteine, vorzugsweise im Bereich dessen Mündung anstelle des Aufsetzens ist ebenso möglich. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zum Abführen insbesondere gasförmiger Medien über eine Leitung, insbesondere zum Abführen von Rauchgasen aus Feuerstätten über einen Schornstein, mit zumin- 5 AT 409 032 B dest einem Einströmrohr zur Zuführung von Außenluft in die Leitung, den Schornstein bzw. einen daran anschließenden Aufsatz durch eine Einströmöffnung, wobei die Projektion der Längsrichtung (A) des oder jedes Einströmrohres auf die Ebene normal zur Längsrichtung der Leitung, des Schornsteines oder des Aufsatzes mit der Tangente an die Leitung, den Schornstein oder den Aufsatz einen Winkel (alpha) einschließt, welcher kleiner als 45° ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Projektion der Längsrichtung (A) des oder jedes Einströmrohres (7) auf die Ebene parallel zur Längsrichtung der Leitung, des Schornsteines (1) oder des Aufsatzes (2) mit einer Ebene normal zur Längsrichtung der Leitung, des Schornsteines (1) oder des Aufsatzes (2) einen Winkel (beta) einschließt, welcher im Bereich zwischen 5° und 60° liegt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der Längsrichtung (A) des oder jedes Einströmrohres (7) auf die Ebene normal zur Längsrichtung der Leitung, des Schornsteines (1) oder des Aufsatzes (2) mit der Tangente an die Leitung, den Schornstein (1) oder den Aufsatz (2) einen Winkel (alpha) einschließt, welcher kleiner als 10° ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise das oder jedes Einströmrohr (7) tangential, d.h. unter einem Winkel (alpha = 0°) in die Leitung, den Schornstein (1) oder den Aufsatz (2) mündet.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Einströmöffnung (6) L-förmigen Querschnitt aufweist (Fig. 4d).
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schornstein (1) oder der daran anschließende Aufsatz (2) innenseitig eine insbesondere spiralförmige Profilierung aufweist. HIEZU 3 BLATT ZEICHNUNGEN 6