DE2016808A1 - Aufsatz für Feuerungs- und Lüftungskamine - Google Patents

Description

• B e s c h r e i b u n g "Aufsatz für Feuerungs- und Lüftungskamine" b Die findung besieht sich auf einen Aufsatz für Feuerungs- und Lüftungskamine mit polygonalem, vorzugsweise annähernd quadritischem Querschnitt, dessen Austrittsöffnung von einem mit Abstandsstegen versehen Leitkörper fallwindsicher überdacht ist und dessen Seitenflächen in den Rauchgaskanal mündende Kanäle aufweisen.
• Aufsätze dieser Art sind bekannt, wobei die in den Seitenflächen vorgesehenen und in den Rauchgaskanal mündenden Öffnungen als geschlossene, sich nach innen verjüngende Windkanäle ausgebildet sind, die gleichsinnig und schräg nach den benachbarten Seitenflächen gerichtet sind und in einen zylindrischen Austrittsquerschnitt münden. Dabei sind in den Stirnseiten des Aufsatzes Je zwei rechteckige waagrecht und Ubereiziander liegende Öffnungen vorgesehen1 wogegen im Bereich der verbrochenen Ecken eine einzige rechtickige vertikale Öffnung vorgesehen ist und der dieser Öffnung zugeordnete Kanal nach der Mitte der gegenüberliegenden Seitenfläche gerichtet ist.
• Es ist auch ein dünnwandiger Auf satz bekannt, der rundum senkrecht verlaufende Schlitze und gleichbreite Stege aufweist; dieaer Aufsatz weist in der Abdeckfläche ebenfalls Schlitze auf.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Aufsatz der eingangs erwähnten Art in seiner Wirkungsweise zu verbessern und die auf den Aufsatz einwirkenden atmosphärischen Winde in möglichst umfangsreichem Maße zum Abführen der Abgase heranzuziehen.
• Moderne Feuerstätten nützen die Temperaturen der Rauchgase in hohem Ausmaße aus, da die Feuerstätten einen günstigen Wirkungsgrad besitzen, so daß für den natürliehen Auftrieb der Rauchgase im Kamin oder Schornstein nur wenig Energie zur Verfügung steht. Der Kaminaufsatz muß daher den an sieh sehr schwachen Auftrieb der Rauchgase aufrecht erhalten und durch Winfitisse entstehende Unterdruckbereiche zum Abführen der Rauchgase ausnützen.
• Ist der Kamin- oder Schornsteinaufsatz oben offen, so kühlen sich die im Kamin aufsteigenden Rauchgase rasch ab und verlieren dadurch den Auftrieb, abgesehen davon, daß bei offenem Kamin- oder Schornsteinaufsatz Niederschläge in Form von Regen oder Schnee eindringen können, und in Verbindung mit den in der Regel schwefelhaltigen Abgasen zur Versottung und damit zur Zerstörung des Kamins führen.
• Aus diesen Gründen iot es daher zweckmäßig, den Innen oder dessen Aufsatz zu überdachen, Jedoch dabei su beachten, daß solche Überdachungen in der Regel zu Schwierigkeiten wegen der dadurch verursachten Verschlechterung der Zugwirkung führen. Tatsache ist jedoch, daß durch die Überdachung des Schornateines oder seines Aufsatzes eine weniger schnelle Abkühlung der aufsteigenden abgase erzielbar ist und dadurch die Auftriebskräfte länger erhalten bleiben.
• Wird z.B. ein rechteckiger oder quadratischer Schornsteinaufsatz frontal von atmosphärischen Luftströmungen angeblasen, so bildet sich an der Anblasseite eine Vberdrucksone aus, wogegen stärkere Unterdruckbereiche an allen nicht angeblasenen Seitenflächen entstehen, Wird jedoch ein derartiger Schornsteinaufsatz über die Ecken angeblasen, so entsteht das Maximum des Unterdruckbereiches nicht hinter der diagonal dasu liegenden Ecke, sondern etwa in der Mitte der an diese Ecke angrenzenden Seitenfläche.
• Von Bedeutung ist mioll, daß in den Innenraum des Aufsatzes weder durch den Ringspalt zwischen Überdachung und oberem Aufsatzrand noch durch die in den Seitenflächen des Aufsatzes vorgesehenen Kanäle eine Windstromung unmittelbar in den Rauchgaskanal eintritt.
• Dadurch würden die schwachen Auftriebskräfte des Abgases gänzlich zerstört, was der Funktionsfähigkeit des Schornsteines abträglich ist. Bildet man den Spalt zwischen Überdachung und oberem Aufsatzrand vollkommen fallwindsicher aus, so reicht sein Querschnitt nicht zum Abführen der Abgabe aus, da er sehr schmal ausgebildet sein mußte; dies bedeutet, daß die in den Seitenflächen vorgesehenen Kanäle auch für den Abgasaustritt mit herangezogen werden müssen.
• weiter o.a.
• Die/Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die äusseren Mündungsöffnungen der Kanäle, wie an sich bekannt, als vertikale Schlitze ausgebildet sind und die zwischen benachbarten Mündungsöffnungen liegenden Stege nach aussen hin von einer konkaven, nach innen gewölbten Fläche begrenzt sind.
• Damit lässt sich in hinreichendem Maße die in der Physik als Staugitterwirkung bekannte Strömungserscheinung zur Verbesserung der Saugwirkung von Aufsätzen der gegenständlichen Art unter den verschiedensten Windrichtungen bzw. Anströmrichtungen ausnützen. Diese Staugitterwirkung tritt ein, wenn Wind auf eine von Schlitzen durchbrochene Wand strömt, wobei diese Wirkung umso ausgeprägter in Erscheinung tritt, Je enger die Schlitze auf der angeströmten Seite im Vergleich zu den dazwischen liegenden Stegen sind.
• Gemäß einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aufsatzes konvergieren die seitlichen Begrenzungsflächen der Stege nach innen vorzugsweise geradlinig. Dieses an sich neue Merkmal an Aufsätzen des obigen Typs ist für die weiter unten angegebene Wirkung äusserst wesentlicha Durch die zur Erzielung der erfindungsgemäßen Wirkung konkave Ausgestaltung der angeströmten Fläche dieser Stege läßt sich die Wirkung ebenfalls steigern, denn die Schlitze selbat können, um den Abgasaustritt nicht zu behindern, nicht beliebig klein gemacht werden. Besondere Verhältnisse liegen vor, wenn der Aufsatz übers Eck angeblasen wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Aufsatzes trägt auch diesen Umständen Rechnung durch die besondere Gestaltung der Eckstege und durch die Ausbildung der Abstandsstege für den überdachenden Leitkörper.
• Anhand der Zeichnung wird ein AusfÜhrungsbeispiel der Errindung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Aufsatzes, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - IIX in Fig. 2 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie IV - IV in Fig. 3 Der Aufsatz besteht im wesentlichen aus einen prismatischen Grundkörper 1, dessen Schnittkontur ( Fig. 2 ) ein Quadrat mit verbrochenen Ecken darstellt. Im Inneren des prismatischen Körpers 1 ist eine Öffnung 2 vorgesehen, die eine unmittelbare Forsetzung des ebenfalls quadratischen Rauchgaskanal des Schornsteins oder des Kamins darstellt. Je zwei umfanggeschlossene Ran 3 und 4 begrenzen den prinatischen Körper 1 nach oben und nach unten. Zwischen diesen beiden Rahmen sind mit Abstand voneinander parallel Stege 5 und 5' vorgesehen> wobei die Stege 5, die an den Front- oder Stirnseiten bzw. den breiten Seitenflächen des Aufsatzes liegen, im Querschnitt einen stumpfen Keil neigen, wogegen die Stege 5' an den verbrochenen Ecken bzw. schmalen Seitenflächen im Querschnitt ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck bilden.
• Die Stege 5 und 5' begrenzen vertikale Schlitze 6 mit parallelen Seitenrändern, welche die Mündungsöffnungen von oben 7 darstellen, die nach innen fürhren. Die Stege 5 und 5t sind jeweils an den Aussenflächen von einer nach innen gewölbten konkaven Flächen 8 bzw. 8' begrenzt. Die bmesawigen sind dabei so gewählt, daß die Breite b einer äusseren Mündungsöffnung 6 kleiner ist als die Breite 33 der äusseren Begrenzungsfläche des Steges 5 bzw. 5'.
• Wie Fig. 2 veranschaulicht, sind auch die in den so brochenen Ecken vorgesehenen Stege 5' nach aussen hin von einer konkav gewölbten fläche 8' begrenzt, wobei jedoch die Breite dieser äusseren Begrenzungsfläche 8' der Einzel- oder kstege 5' grösser ist als die Breite B der Stege 5 an den Stirn- oder Prontseiten oder breiten Seitenflächen des Aufsatzes.
• Da die seitlichen Begrenzungsflächen 9 der Stege 5 nach innen geradlinig konvergieren, erweitern sich die Querschnitte der Kanäle 7 zur Mittelachse des Aufsatzes hin.
• Wie bereits oben erwähnt, verhindert die Ausbildung der Schlitze und Stego weitgehend den Wind eintritt in die Austrittsöffnung. Sollte dennoch aus irgendwelchen GrÜnden ein geringer Windeinlasa in die Kanäle 7 erfolgen, so gewährleistet die stetige Verbreiterung der Kanäle 7 eine so starke Geschwindigkeitsminderung dieser Winde, daß praktisch kein Einfluß mehr auf den Auftrieb der Abgase in der Austrittsöffnung erfolgt.
• Der Aufsatz selbst ist symmetrisch aufgebaut, so daß jeweils zwei diametral einander gegenüberliegende Stege dieselbe Mittelebene besitzen. Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, daß die Wölbung der äussern Begrenzungsflächen der Eckstege 5' starker ausgeprtgt ist als bei den Stegen 5 an den Stirn- odar Frontseiten des Aufsatzes.
• Die äussern Begrenzungsflächen der Stege 5 sind gegenüber den Aussenflächen der Rahmen 3 und 4 etwas zurückversetzt; die besondere Bedeutung dieser Maßnahme wird weiter unten näher erläutert.
• Die von unteren Rahmen 4 begrenzte Bodenfläche 10 der Kanäle 7 verläuft schräg ansteigend, die Deckenfläche 1S derselben am oberen Rahmen 3 ist hingegen waagrecht ausgebildet.
• Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Austrittsquerschnitt der Abgase von der Ebene des inneren unteren Randes der Kanäle 7 an aufwärts gleich gross, jedoch abwärts gleichförmig etwas verengt. Dies führt zwar zu einer geringfügigen Geschwindigkeitsminderung der austeigenden Abgase, ist jedoch aus konstruktiven Gründen erwünscht.
• Eine flache, leicht nach oben gewölbte Abdeckung 12 ruht auf Abstandsstegen 13, deren Querschnitt die Gestalt eines flachen Rechtecks hat ( Fig. 4 ), wobei diese auf dem oberen Rahmen 3 so angeordnet bzw. befestigt sind, daß ihre Breitseite parallel zur äusseren Begrenzungslinie des Aufsatzes verläuft. Diese Abstandsstege 13 sind oberhalb der verbrochenen Ecken 14 vorgesehen. Die Oberfläche 15 des Rahmens 3, die mit dem Leitkörper 12 einen waagrechten Spalt 13 begrenzt, ist schwach nach oben geneigt bzw. dachförmig ausgebildet ( Fig. 3).
• Durch den überdachenden Leitkbrper 12 wird u.a. das Eindringen von Niederschlägen verhindert, ao daß keine Versottung des Kamins und des Aufsatzes 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. Durch die Überdachung wird auch ein Fallwindeinfall vermieden.
• Einfallender Fallwind wird durch die schräge flandfläche 15 nach oben umgelenkt.
• Wird der Aufsatz frontal vom Wind angeblasen, so dienen die vertikalen Stege mit ihren konkaven äussern Begrenzungsflächen als Staugitter und leiten darüber hinaus den Wind seitlich ab, so daß die erwähnten und erwünschten Unterdruckzonen ausgebaut werden, die den Absug bzw. das Absaugen des Rauchgases besondere fördern, Der trotz der Ablenkwirkung der kokaven Begrenzungsflächen an den Stegen in die Mündungsöffnungen 6 auf auf der Anströmseite des Windes eintretende Luftstrom wird dank der sich nach innen erweiternden Kanäle 7 verlangsamt und damit seine den Austritt des Rauchgasen ummittelbar behindernde arirkung verringert.
• Wird der Aufsatz übers Eck angeblasen, so bewirken die tiefgewölbten und breiten Flächen der Einzel- bzw. Eckstege in Verbindung mit den breiten Flächen der Abstandsstege 13 die gewünschte Abprallwirkung im angeblasenen Bereich und die Unterdruckwirkung im Leebereich.
• Selbstverständlich ist es durchaus möglich und denkbar, auch die Eckstreben mit konkav nach innen gewölbten Blechen nach aussen hin ZU begrenzen. Die Ausbildung der Unterdruckbereiche wird durch die flache nach oben gerichtete Wölbung der Abdeckung 12 unterstützt, da an dieser die Windströmung nicht abreissen kann, widrigenfalls Wirbelstörungen auftreten würden, die die Ausbildung der Unterdruckbereiche verhindert oder zumindest abschwächen würde.
• Die weiter oben erwähnte Rückversetzung der Stege 5 wirkt insbesondere bei einem Anblasen übers Eck, weil der auS der gewölbten Fläche 5' "abgeprallte" Wind sich erst dann dem Aufsatz wieder "nähern" kann, wenn die nächste verbrochene Ecke erreicht ist; hierdurch wird wirksam verhindert, daD der übers bock anblasende Wind in die Abgasöffnung eintreten kann und in dieser Verwirbelungen herbeiführt. Zum selben Zweck sind auch die Einzel- bzw. Eckstege 5' mit kleinen Windabweisflächen ausserhalb der gewölbten Flachen 8' versehen; diese Windabweichflächen stellen beim dargestellten Ausführungsbeispiel den Übergang von der gewölbten Fläche 8' zu den die Kanäle 7 begrenzenden seitenflächenparallelen Wandungen der; sie verlaufen in etwa in einem Winkel von ca. 45° zu den jeweiligen Seitenflächen.
• Der freie Querschnitt der Austrittsöffnungen für das Rauchgas ist in der Summe z.B. mehr als 20% grösser gewillt als der freie Schornsteinquerschnitt. Dadurch ist gewährleistet, daß ein mindestens dem Schornsteinquerschnitt entsprechender Rauchgasaustrittquerschnitt am Aufsatz zur Verfügung ateht, wenn bei Windeinfall ein Teil der Austrittsöffnungen im Bereich der Überdruckzone liegt.
• Zu bemerken ist noch, daß für die erfindungsgemäß Wirkung auch das Verhältnis von Winddurchlassfläche zu Windstaufläche wesentlich ist. Diese Werte variieren naterlich, Je nachdem eine Anblasung frontal auf die Seitenfläche oder eine Anblasung übers Eck in Betracht gezogen wird. Während bei frontal anblassendem Wind sich im Unterteil zwischen de. Rahmen 4 und der Unterseite des Rahmens 3 die Durchlassfläche zur Staufläche etwa wie 1:3,9 verhalten kann, sollte der entsprechende Wert am Oberteil des Aufsatzes etwa 1:0,9 betregen; dies ergibt einen Gesamtwert von ca. 1:2,45. Bei einer Anströmung übers Eck sind die entsprechenden Werte etwa 1:3,25. 1:5,75 und insgesamt etwa 1:1,73. Wenn diese Werte auf den gesamten Umfang umgerechnet werden, ergibt sich folgendes Bild: Unterteil 1:4, Oberteil 1:0,725; insgesamt 1:1,9.

Claims (13)

A N S P R Ü C H E

1. Aufsatz für Feuerungs- und Lüftungskamine mit polygonalem, vorzugsweise annähernd quadratischem Querschnitt, dessen Austrittsöffnung von einem mit Abstandsstegen versehen Leitkörper fallwindsicher überdacht ist und dessen ßeitenflächen in den Rauchgaskanal mündende Kanäle aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die äussern Mündungsöffnungen ( 6 ) der Kanäle ( 7 ), wie an sich bekannt, als vertikale Schlitze ausgebildet sind und die zwischen benachbarten Mündungsöffnungen ( 6 ) liegeneden Stege ( 5, 5' ) nach aussen hin von einer konkaven, nach innen gewölbten Fläche ( 8,8' ) begrenzt sind.

2. Aufsatz nach Ansprüch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite ( b ) einer äusseren Mündungsöffnung ( 6 ) gleich oder kleiner ist als die Breite ( B ) der äusseren Begrenzungsfläche ( 8 ) eines Steges ( 5 ).

3. Aufsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den schmalen Seitenflächen Einzelstege ( 5' ) angeordnet sind, deren äussere Begrenzungsflächen ( 8' ) konkav innen gewölbt sind.

4. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breits ( B ) der äusseren Begrenzungsflächen ( 8' ) der Einzelstege ( 5' ) grösser ist als jene der Stege (5) an den anderen Seitenflächen.

5. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Begrenzungsflächen (9) der Stege ( 5, 5') nach innen vorzugsweise geradlinig konvergieren.

6. Aufsatz nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei diametral einander gegenüberliegende Stege ( 5, 5') dieselbe Mittelebene (17) besitzen.

7. Aufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen gerichtete Wölbung der äusseren Begrenzungsfläche (8') der Einzelstege (5') grösser ist als jene der Stege (5) an den anderen Seitenflächen.

8. Aufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 7 mit rechteckigem Querschnitt, dessen schmale Seitenflächen als verbrochene Ecken aüsgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelstege (5') im Querschnitt im wesentlichen die Gestalt eines gleichsche@kligen und rechtwinkligen Dreiecks besitzen.

9. Aufsatz nach Anspruch 1 o.f., dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche(10) der Kanäle (7), wie an sich bekannt, schräg aufsteigend und die Decken -flächen (11) der Kanäle, wie an sich bekannt, waagrecht ausgebildet sind.

10. Aufsatz nach Anspruch 1 o.f., dadurch gekennzeichnet, daß der Leitkörper (12) als flache nach oben gewölbte Platte ausgebildet ist und die letztere tragenden Abstandsstege (13) mit ihrer Breitseite im wesentlichen parallel zu den schmalen Seitenflächen des Aufsatzes verlaufen.

11. Aufsatz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussenfläche der Abstandsstege (13) konkav gewölbt ist.

12. Aufsatz nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (15) des Rahmens (3) schräg nach oben geneigt,, vorzugsweise dachförmig ausgebildet ist.

13. Aufsatz nach Anspruch 1 o.f., dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Rahmen (3, 4) vorgesehenen Stege (5) mit ihren Aussenflächen gegenüber den benachbarten Einzelstegen (5') geringfügig zurückversetzt sind.

L e e r s e i t e