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Schomsteinaufsatz Die Erfindung betrifft einen Schornsteinaufsatz
mit im wesentlichen quadratischem Querschnitt. Es ist bekannt, bei solchen Schornsteinaufsätzen
die Austrittsöffnung durch einen mit Abstandsstegen versehenen Leitkörper fallwindsicher
zu überdachen, Es -j&t ferner bekannt, in den Seitenflächen in den Rauchgaskanal
mündende fallwindsichere Öffnungen vorzusehen. Bei bekannten Schornsteinaufsätzen
dieser Art werden diese Öffnungen von nachoben gerichte-!en Ringspalten gebildet,
aus denen die Rauchgase nur nach einer Richtungsumkehr austreten können.
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Es ist ferner bekannt, bei nicht überdachten Schornsteinaufsätzen
geschlossene, sich nach innen verjüngende Windkanäle in den Seitenflächen anzuordnen,
die ebenfalls schräg nach oben gerichtet sind und den eintretenden Wind nach der
freien Auslaßöffnung des Rauchgaskanals leiten.
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. Weiterhin ist ein überdachter Schornsteinaufsatz bekannt,
dessen Seitenflächen in den Rauchgaskanal mündende fallwindsichere Öffnungen aufweisen,
die als geschlossene, sich nach innen verjüngende Windkanäle ausgebildet sind, die
oben durch eine ebene waagerechte Fläche begrenzt sind und daher einen Rauchgasaustritt
ohne Richtungsumkehr gestatten. Dabei sind dort jedoch- -die Windkanäle nach der
geschlossenen gegenüberliegenden Seitenfläche des Rauchgaskanals gerichtet. Bei
Windeintritt durch die Windkanäle findet bei einer solchen Anordnung im Inneren
des Rauchgaskanals eine den Rauchgaskanals eine den Rauchgasabzug beeinträchtigende
Verwirbe-Jung statt.
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. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen fallwindsicher
überdachten Schornsteinaufsatz in seiner Wirkungsweise zu verbessern. Moderne Feuerungsstätten
haben bekanntlich einen so hohen Wirkungsgrad, daß praktisch nur wenig Energie für
den natürlichen Auftrieb der Abgase zur Verfügung steht. Es kommt daher entscheidend
darauf an, durch einen Schornsteinaufsatz die an sich schwachen Auftriebskräfte
der Abgase aufrechtzuerhalten und'durch Windeinflüsse entstehende Unterdruckbereiche
zum Abführen der Abgase weitgehend auszunutzen. Es hat sich gezeigt, daß sich die
im Schornstein aufsteigenden Abgase verhältnismäßig schnell abkühlen und an Auftrieb
verlieren, wenn der Schornstein oder der Schornsteinaufsatz oben offen ist. Ein
oben offener Schornstein oder -aufsatz ist auch insofern nachteilig, als Regenwasser
und Schnee eindringen und in Verbindung mit schwefelhaltigen Abgasen zu einer unangenehmen
Versottung führen. Es ist daher seit jeher das Bestreben, eine überdachung des Schornsteines
oder -aufsatzes vorzusehen, was bisher jedoch zu Schwierigkeiten wegen der dadurch
verursachten Verschlechterung der Zugwirkung führte. Tatsache ist jedoch, daß durch
überdachung des Schornsteines oder -aufsatzes eine weniger schnelle Abkühlung der
aufsteigenden Abgase erzielbar ist und die Auftriebskräfte länger erhalten bleiben.
Bisher ist es jedoch noch nicht gelungen, bei einem überdachten Schornsteinaufsatz
auch Wineinflüsse unschädlich zu machen, sie vielmehr in ausreichendem Maße zum
Abführen der Abgase heranzuziehen.
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- Wird ein rechteckiger oder quadratischer Schornsteinaufsatz
frontal von Seitenwind angeblasen, so bildet sich an der dem Wind zugekehrten Frontfläche
eine Überdguckzone aus, während stärkere Unterdruckbereiche an den Seitenflächen
und ein schwächerer Unterdruckbereich an der dem Wind abgekehrten Rückseite entstehen.
Bläst der Wind einen solchen Schornsteinaufsatz jedoch über Ecken an, so entsteht
das Maximum des Unterdruckbereiches nicht hinter der diagonal dazu liegenden Ecke,
sondern etwa in der Mitte der an diese Ecke angrenzenden Seitenflächen.
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Von wesentlicher Bedeutung ist, daß in den Innenraum des Schornsteinaufsatzes
weder duich den Ringspalt zwischen überdachung und oberem Aufsatzrand noch durch
die Windführungskanäle eine nach abwärts gerichtete Windströmung unmittelbar eintritt.
Dadurch würde eine den schwachen Auftriebskräften des Abgases entgegenwirkende Strömungwirksam
die unzuträglich ist. Bildet man den Ringspalt zwischen überdachung und oberem Aufsatzrand
jedoch fallwindsicher aus, so reicht sein Querschnitt nicht zum Abführen der Abgase
aus, da er sehr schmal ausgebildet werden muß. Das bedeutet aber, daß die Windführungskanäle
trotz ihrer Fallwindsicherheit auch für den Abgasaustritt mit herangezogen werden
müssen.
In Auswertung der geschilderten Erkenntnisse besteht die
Erfindung darin, daß bei einem fällwindsicher überdachten und mit den geschilderten
Windkanälen versehenen Schornsteinaufsatz die in den Seitenflächen angebrachten
Kanäle schräg nach- der benachbarten Seitenfläche'gerichtet sind, an deren Außenseite
sich bei frontal anblasendem Wind ein Unterdruckbereich -ausbildet. Das hat zur
Folge, daß so auscrerichtete Windkanäle den beim frontalen Anblasen der Seitenffachän
eintretenden Wind nach dem sich an einer benachbarten Seitenfläche bildenden Unterdruckbereich
ableiten. Von großer Bedeutung ist dabei, daß der Schornsteinaufsatz einen im wesentlichen
quadratischen #Querschnitt -aufweist, denn bei einem solchem ist - im Gegensatz
zu runden Schornsteinausätzen - die Ausbildung , der Unterdruckbereiche
viel ausgeprägter und wirksamer. Durch den an den ebenen Seitenflächen entstehenden
Unterdruck werden die Rauchgase auch durch die Windführungskan.äle abgesaugt. Das
geschieht in ausreichendem Mä& jedoch nur dann, wenn sie dort frei. und ohne
Richtungsumkehr auftreten können. Dieses Absaugen der kauchgase wird dadurch unterstützt,
daß durch die auf' der Windseite liegenden Windführungskanäle der eintretende Wind
nach den Unterdruckbereichen hin abgelenkt wird.
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Besondere Verhältnisse liegen vor, wenn der Schornsteinaufsatz über
Eck angeblasen wird.. -.Um diesen Verhältnissen Rechnung zu tragen, werden
Schornsteinaufsätze verwendet, deren Grundrißkontur ein Quadrat mit verbrochenen
Ecken darstellt. In solchem - F-all sind - zweckmäßigerweise die in
den Eckflächen angebrachten Windkanäle nach der Mitte der gegenüberliegenden Seitenfläche
gerichtet, - an deren Außenseite. sich bei einem die Eckfläche an# blasenden
Wind ein Unterdruckbereich ausbildet.
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Man kann es dann so einrichten, daß in jeder Eckfläche ein einziger-,
sich über die Höhe des Schornsteinaufsatzes erstreckender Windführungskanal mit
einer gegen den Leitkörper gerichteten unteren Begrenzungsfläche und in jeder Seitenfläche
zwei übereinanderhegende Windführungskanäle angeordnet sind. Bei einer solchen räumlichen
Anordnung der Windführungskanäle wird bei allen Windrichtungeü der eintretende
Wind in Richtung auf den jeweiligen Unterdruckbereich abgelenkt, während andererseits
ein freier Rauchgasaustritt ohne Richtungsumkehr aus den Windkanälen gewährleistet
ist.
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Zweckmäßigerweise bildet der in an sich bekannter Weise eine schwach
nach oben aewölbte Kalottenform aufweisende Leitkörper auf seiner Außenseite eine
glatte kugelige Windführungsfläche. Das hat den Vorteil, daß innen eine geeignete
Leitfläche für den eintretenden Wind und die Rauchgase entsteht und daß die außen
über die Kalotte streichende Windströmung nicht abreißt, sondern zur Ausbildung
der besagten Unterdruckbereiche beiträgt.
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Wird der Außenrand des Schornsteinaufsatzes von einer nach aufwärts
gerichteten Randfläche gebildet, to wird eintretender Wind durch diese Randfläche
nach oben gegen den Leitkörper gelenkt.
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Als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Er# findung ist ein solcher
Schornsteinaufsatz in F i g. 1 im Querschnitt längs der Schnittlinie C-D
in F i g. 2, in F i g. 2 im Schnitt längs der gebrochenen Schni ttlinie
A-B in F i g. 1 und in F i g. 3 im Aufriß dargestellt. . D
e. r ge hernsteinaufsatzbestehtim-wesentlichen-aus ' - -
einem prismatischen
Körperl, dessen Querschnittskontur (F i g. 1) ein Quadrat mit verbrochenen
Ecken darstellt. Im Inneren des Körpers 1 befindet sich eine zylindrische
öffnung 2, die mit schrägen Anschluß-ID ZD flächen 2' in die quadratische Austrittsöffaung
3 des Schornsteines übergeht. In jeder der Seitenflächen 4, 5,
6, 7 des Körpers 1 sind je zwei übereinanderliea e nde Windführungskanäle
8, 9 untergebracht, C wäh -rend in den Eckflächen 4', 5', 6', 7'
nur je ein sich über die Höhe des Körpers 1 erstreckender Windführungskanal
10 vorgesehen ist. Die Windführungskanäle 8, 9 sind unten durch schräg
nach oben gerichtete Flächen 8', 9' und oben durch waagerechte Flächen
8", 9" begrenzt In ähnlicher Weise sind die Windführungskanäle
10 unten durch entsprechend steiler ansteigende Flächen 10' und oben
ebenfalls durch waagerechte Flächen 10" begrenzt. Die Achsen der Windführungskanäle
8,9, 10 verlaufen nicht radial, sondern sind in der Horizontalebene gegenüber
der radialen Richtung -verdreht, so daß die Windführungskanüle 8, 9 der Seitenfläche
4 nach der benachbarten Seitenfläche 5 und der Windführungs.: kanal
10 der. Eckfläche 4' nach der gegenüberliegend den Seitenfläche
7 zu gerichtet sind. Dabei unterschneiden die -unteren Windführungskanäle
8 der Seitenflächen 4 den Windführungskanal 10 der benachbarten Eckfläche
4' (F i g. 3). Der obere Rand des Körpers 1 hat einen dachförmigen
Querschnitt, so daß eine schräg nach aufwärts gerichtete äußere Randfläche 11 und
eine ebensolche innere Randfläche lr vorhanden sind.- Der Körper 1 ist von
einem kugelkalottenförmigen Leitkörper 12 überdacht, der von Abstandsstegen
13 dicht über dem dachförmigen Rand 11, 11' des Körpers 1,gehalten
wird, so daß ein das Eindringen.:von Fallwinden verhindernder Austrittsringspalt
. 14 entsteht.
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Durch den überdachenden Leitkörper 13 wird das Eindringen von
Regenwasser und Schnee verhindert, so daß keine Versottun'g des Schornsteines und
des Schornsteinaufsatzes stattfinden kann. Zugleich bewirkt die überdachung eine
langsamere Abkühlung der im Schornstein aufsteigenden Rauchgassäule, so daß deren
bei modernen Feuerstätten verhältnismäßig schwache Auftriebskraft länger erhalten
bleibt.
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Durch die überdachung wird aber auch ein Fallwindeinfall vermieden.
Einfallender Fallwind wird durch die schräge Randfläche 11 sowie durch die
schrägen Flächen 8', 9', 10' der Windführungskanäle 8, 9, 10 nach
oben umgelenkt, so daß die Rauchgassäule immer dem direkten Einfluß des Fallwindes
entzogen ist. Da eine solche Fallwindsicherheit der Überdachung jedoch nur bei einem
relativ schmalen Ringspalt 14 erreichbar ist, der zur Abführung des Rauchgases nicht
ausreicht, müssen die Windführungskanäle 8, 9, 10 mit zur Rauchgasabführung
heran# gezogen werden. Zu diesem Zweck sind die oberen Begrenzungsflächen
8", 9", 10" der Windführungskanäle 8, 9, 10 waagerecht angeordnet,
so daß die Rauchgase waagerecht austreten können und nicht erst wieder nach unten
umgeIenkt werden müssen.
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Wird der Schornsteinaufsatz senkrecht zur Seitenfläche 4 von Wind
angeblasen, so entsteht an der Seitenfläche 4 ein überdruckbereich, zugleich bilden
sich jedoch an den benachbarten Seitenflächen 5, 6
stärkere Unterdruckbereiche
als an der rückwärtigen Seitenfläche 7 aus. Unter dem Einfluß des Unterdruckes
werden die Rauchgase aus den Windführungskanälen
8, 9, 10
der im Unterdruckbereich liegenden Seiten und Eckflächen 5, 5', 6, 6'
herausgesaugt. Dieser Vorgang wird dadurch noch wesentlich unterstützt, daß der
in die Windführungskanäle 8, 9 der Seitenfläche 4 innerhalb des Schornsteinaufsatzes
nach der Seitenfläche 5 und deren Windführungskanälen hin abgelenkt wird
und dabei die aufsteigenden Rauchgase in dieser Richtung mitnimmt. Bläst der Wind
über Eck an, so daß er in erster Linie in den Windführungskanal 10 der Eckfläche
4' eindringt, dann entstehen stärkere Unterdruckbereiche an den Seitenflächen
6 und 7. Der durch die Fläche 10' stark nach oben und von der
diametralen Richtung abgelenkte Eckwind wird durch die kugelige Innenfläche des
Leitkörpers 12 zusammen mit den Rauchgasen nach dem Unterdruckbereich an der Seitenfläche
7 hingelenkt. Die Ausbildung der Unterdruckbereiche wird durch die kugelige
Außenfläche des Leitkörpers 12 noch unterstützt, da an dieser die Windströmung nicht
abreißen kann, wodurch sonst Wirbelstörungen auftreten und die Ausbildung der Unterdruckbereiche
verhindert oder abschwächen würden. Auch die innere schräge Randfläche
11' ist aus strömungstechnischen Gesichtspunkten heraus vorgesehen worden,
da sie das Abströmen des Rauchgases durch den Ringspalt 14 begünstigt.
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Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den freien Querschnitt der Windführungskanäle
8, 9, 10 und des zwischen Aufsatzrand 11, 11' und Leitkörper 12 gebildeten
Ringspaltes 14 insgesamt mehr als 20 % größer zu wählen als den freien Schornsteinquerschnitt.
Dadurch ist gewährleistet, daß ein mindestens dem Schornsteinquerschnitt entsprechender
Rauchgasaustrittsquerschnitt am Schornsteinaufsatz zur Verfügung #steht, wenn bei
Windeinfall ein Teil der Windführungskanäle 8, 9, 10 und des Ringspaltes
14 im Bereich des überdruckes liegt.