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Schornstein mit gesonderter Belüftung
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schornstein mit mindestens einem
sich in Längsrichtung des Schornsteins erstreckenden Rauchgaskanal und mindestens
einem sich in Längsrichtung des Schornsteins neben dem Rauchgaskanal erstreckenden
Belüftungskanal zum Abführen von vom Rauchgaskanal übertretender Feuchtigkeit.
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Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen, wie Kohle, Holz, öl,
Gas, entstehen in erster Linie Stickstoff als im wesentlichen unbrennbarer Anteil
der Verbrennungsluft, Kohlendioxid, Schwefeloxide sowie Wasserdampf. Praktisch alle
Bemühungen im Schornsteinbau gingen bisher dahin die Kondensation des Wasserdampfs
im Schornstein zu verhindern, da das kondensierte Wasser, noch verstärkt durch die
Bildung von Schwefelsäure und schwefliger Säure unter Aufnahme der Schwefeloxide,
zu schwerwiegenden Durchfeuchtungsschäden, Versottungsschäden und dergleichen führen
kann.
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Zu diesem Zweck arbeitete man in der Regel mit Rauchgastemperaturen,
die hoch genug waren, um ein Unterschreiten des Taupunktes im Schornstein zu vermeiden,
und baute Schornsteine häufig mit einer zusätzlichen Wärmeisolierung.
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Diese Bemühungen waren nicht immer erfolgreich, da es, beispielsweise
beim Aussetzbetrieb von Feuerungen, dennoch zu Betriebszuständen kam, bei denen
im Schornstein Kondensat anfiel.
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Aus der DE-PS 515 410 ist ein aus mehreren aufeinandergesetzten Kaminsteinen
aufgebauter Schornstein bekannt, bei dem man sich mit dem Problem von im Rauchgaskanal
anfallendem und durch die Fugen zwischen den einzelnen Kaminsteinen dringenden Kondensat
auseinandergesetzt hat. Um den
Rauchgaskanal herum verlaufen in
Längsrichtung des Schornsteins mehrere zusätzliche Kanäle. Durch eine besondere
Ausbildung der Fugen zwischen den einzelnen Kaminsteinen wurde dafür gesorgt, daß
vom Rauchgaskanal übertretendes Kondensat möglichst nicht wieder zurück in den Rauchgaskanal
gelangt. Der Rauchgaskanal und die zusätzlichen Kanäle sind jeweils durch in Längsrichtung
durchgehende Öffnungen in den einzelnen, einstückigen Kaminsteinen gebildet.
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Die einzelnen Kaminsteine sind offenbar so aufgebaut, daß es außer
an den geschilderten Fugen nicht zu einem Feuchtigkeitsübertritt aus dem Rauchgaskanal
kommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schornstein mit gezielter
Abführung von etwaig anfallender Feuchtigkeit bzw. Kondensat zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Schornstein erfindungsgemäß dadurch
gekennzeichnet, daß der Rauchgaskanal durch ein gesondertes, in einem umgebenden
Mantel angeordnetes Rauchgas rohr gebildet ist und daß das Rauchgasrohr eine beabsichtigte
Porosität zur Feuchtigkeitsaufnahme und/oder Feuchtigkeitsweiterleitung aufweist.
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Die Erfindung zielt also nicht auf die Vermeidung von Feuchtigkeitsanfall
ab, sondern schafft durch eine beabsichtigte Porosität des Rauchgasrohres mindestens
in bestimmten Bereichen einen gezielten Feuchtigkeitsweg zum Belüftungskanal. Durch
den Belüftungskanal streicht unter natürlicher Konvektion oder unter Zwangs konvektion
ein Belüftungsstrom, beispielsweise Luft, um dort die Feuchtigkeit wegzuführen.
Vorzugsweise wird der Belüftungsstrom aus dem Heizungsraum, in dem die den Sdrrnstein
beliefernde Feuerung aufgestellt ist, in den Belüftungskanal geführt und endet der
Belüftungskanal im oberen Bereich des Schornsteins in der Nähe des oberen Endes
des Rauchgaskanals. Die
Ausbildung des Rauchgasrohrs als ein von
dem umgebenden Mantel gesondertes Teil schafft die Voraussetzung dafür, daß das
Rauchgasrohr in der beabsichtigten Porosität vorgesehen sein kann, ohne daß auch
der Mantel unbedingt eine Porosität besäße.
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Der im Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriff "Schornstein"
umfaßt sowohl den gesamten Schornstein, der seinerseits aus aufeinandergesetzten
Fertigteilen, beispielsweise im wesentlichen stockwerkshohen Fertigteilen, bestehen
oder insbesondere beim Mantel konventionell aus kleineren Bauteilen, beispielsweise
Steinen, gefertigt sein kann, als auch erfindungsgemäß aufgebaute, vorzugsweise
im wesentlichen stockwerkshohe, Fertigbauteile für sich.
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Die Ausdrucksweise "mindestens ein sich neben dem Rauchgas kanal erstreckender
Belüftungskanal" umfaßt sowohl einen einzigen Belüftungskanal, der sich vorzugsweise
im Querschnitt das Rauchgasrohr umgebend erstreckt und in diesem Sinne als einziger
Belüftungskanal ringsum neben dem Rauchgaskanal liegt (Anspruch 6), als auch mehrere,
vorzugsweise um den Rauchgaskanal verteilt angeordnete, Belüftungskanäle. In dem
Mantel kann ein einziger oder können nebeneinander mehrere Rauchgaskanäle untergebracht
sein. Der Mantel kann seinerseits einschalig oder mehrschalig sein.
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Bevorzugte Querschnittsgestaltungen sind rechteckig, quadratisch und
kreisrund. Dies gilt sowohl für den Mantel als auch das Rauchgasrohr.
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Besonders geeignete Materialien für das Rauchgasrohr mit beabsichtigter
Porosität sind bestimmte Schamottesorten, keramische Materialien; (expandiertes)
Vermiculit, (expandiertes) Perlit, Blähschiefer, Blähton, Kombinationen derartiger
Materialien,
insbesondere von Vermiculit mit Perlit. Für den Mantel kommen herkömmliche Materialien,
beispielsweise verschiedenste Betonsorten, in Betracht. Vorzugsweise wird für möglichst
geringe Wärmeleitung und Feuchtigkeitsleitung vom Rauchgasrohr zum Mantel gesorgt,
vergleiche hierzu auch die genaueren Ausführungen weiter unten im Zusammenhang mit
Anspruch 9.
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Der erfindungsgemäße Schornstein kann eine gesonderte Wärmeisolation
aufweisen, besitzt jedoch vorzugsweise keine gesonderte Wärmeisolation, vergleiche
Anspruch 10. Da der erfindungsgemäße Schornstein gezielt auf das Abführen von anfallender
Feuchtigkeit bzw. anfallendem Kondensat ausgerichtet ist, sind besondere Bemühungen
zur Reduzierung oder Verhinderung von Feuchtigkeitsanfall, beispielsweise eben eine
zusätzliche Wärmeisolation, entbehrlich.
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Bei herkömmlichen Schornsteinen rechnet man am ehesten im oberen Bereich
mit dem Anfall von Feuchtigkeit, da sich das Rauchgas beim Aufsteigen im Schornstein
abkühlt. Beim erfindungsgemäßen Schornstein sieht man jedoch vorzugsweise ganz besonders
im unteren Endbereich des Schornsteins Porosität des Rauchgasrohrs vor, vorzugsweise
dort eine größere Porosität als im darüber befindlichen restlichen Schornsteinbereich.
Dahinter steht die Denkweise, daß man anfallende Feuchtigkeit, sofern sie nicht
vom Rauchgas immer wieder verdunstend abgeführt wird, ruhig innen am Rauchgasrohr
herab laufen läßt und gezielt im unteren Endbereich des Schornsteins abführt. Diese
Auslegung kann man so weit treiben, daß das Rauchgasrohr nur im unteren Endbereich
des Schornsteins eine beabsichtigte Porosität aufweist (Anspruch 3) Die lokale oder
beim gesamten Rauchgasrohr vorgesehene, beabsichtigte Porosität kann so stark ausgebildet
sein, daß
es zu einem gezielten Feuchtigkeitsdurchtritt zur Außenseite
des Rauchgasrohrs und damit zum Belüftungskanal kommt. Dies gilt insbesondere, wenn
die Porosität nur im unteren Endbereich des Schornsteins vorgesehen ist. Die Porosität
kann aber auch geringer sein, so daß es in erster Linie nur zu einer Feuchtigkeitsaufnahme
kommt. In diesem Fall beabsichtigt man eine Feuchtigkeitsabführung primär durch
im Rauchgaskanal strömende Gase, beispielsweise auch durch einen Spülluftstrom in
Feuerungspausen.
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Wenn man die Porosität des Rauchgasrohrs für die vollständige Feuchtigkeitsweiterleitung
nach außen, beispielsweise lokal oder über die gesamte Höhe des Rauchgasrohrs mit
Ausnahme des unteren Endbereichs des Schornsteins, ausschalten will, kann man das
Rauchgasrohr innen und/oder außen glasieren.
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Eine zweite, erfindungsgemäße Lösung der oben angegebenen Aufgabe
besteht darin, daß beim Schornstein der eingangs angegebenen Art der Rauchgaskanal
durch ein gesondertes, in einem umgebenden Mantel angeordnetes Rauchgasrohr gebildet
ist und daß im unteren Endbereich des Schornsteins ein zum Belüftungskanal führender
Ableitweg zum Ableiten kondensierter Feuchtigkeit aus dem Rauchgaskanal vorgesehen
ist, wobei der Ableitweg vorzugsweise einen Gasdurchtrittsverschluß aufweist.
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Diese zweite Lösung verfolgt also das gleiche Prinzip wie die erste
erfindungsgemäße Lösung: Der Anfall von Feuchtigkeit bzw. Kondensat im Schornstein
wird bewußt in Kauf genommen, und diese Feuchtigkeit wird gezielt nach außen zu
mindestens einem Belüftungskanal abgeführt. Bei der zweiten Lösung benötigt man
jedoch nicht unbedingt eine Ausbildung-des Rauchgasrohrs mit beabsichtigter Porosität,
sondern
kann beispielsweise am unteren Ende des Abgasrohrs für
eine Ableitung angefallender Feuchtigkeit bzw. Kondensats sorgen.
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-Der Gasdurchtrittsverschluß soll den Austritt von Rauchgas in den
Belüftungskanal sowie den Eintritt von Belüftungsluft in den Rauchgaskanal verhindern.
Die zweite erfindungsgemäße Lösung kann mit der ersten erfindungsgemäßen Lösung
kombiniert sein, und die vorstehend im Zusammenhang mit der ersten Lösung und deren
Weiterbildungen geschilderten Details der Erfindung gelten auch im Zusammenhang
mit der zweiten Lösung.
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Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch
5 ist eine Oberflächenvergrößerung zur Förderung der Feuchtigkeitsabführung im Belüftungskanal
vorgenommen.
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So lassen sich auch Schornsteine mit beträchtlichem Feuchtigkeitsanfall
und trotzdem sicherer Feuchtigkeitsabführung im Belüftungskanal bauen.
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In Weiterbildung der Erfindung kann das Rauchgasrohr nachträglich.in
den Mantel längs eingeschoben sein. Diese Maßnahme vereinfacht die Montage des gesamten
Schornsteins, da beispielsweise beim Aufeinanderstellen von Schornsteinfertigteilen
nicht zugleich für einen Anschluß der einzelnen Rauchgasrohrabschnitte und der einzelnen
Mantelabschnitte gesorgt werden muß. Außerdem ergibt sich hierdurch eine für die
Praxis besonders günstige Möglichkeit der Sanierung alter Schornsteine.
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Unabhängig davon, ob das Rauchgasrohr nachträglich in den Mantel eingeschoben
ist oder nicht, ist es in Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, daß das gesamte
Rauchgasrohr in Längsrichtung aus mehreren Abschnitten besteht, die vorzugsweise
zugfest miteinander verbunden sind und/oder vorzugsweise an den Übergangsstellen
gegeneinander abgedichtet sind.
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Diese Weiterbildung der Erfindung erbringt montagemäßige
Vorteile,
insbesondere bei höheren Schornsteinen. Man kann beispielsweise auch den Mantel
aus, beispielsweise im wesentlichen stockwerkshohen Fertigteilen, aufbauen und das
Rauchgasrohr aus Abschnitten, die so lang wie die Mantelabschnitte sind oder eine
andere Länge besitzen.
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Zur Fixierung der Lage des Rauchgasrohrs im Mantel gibt es eine ganze
Reihe von Möglichkeiten, beispielsweise mittels einer Wärmeisolationsschicht, die
Aussparungen als Belüftungskanäle enthält. Eine bevorzugte Möglichkeit in Weiterbildung
der Erfindung besteht darin, das Rauchgasrohr durch Vorsprünge, vorzugsweise am
Außenumfang des Rauchgasrohrs, im Mantel in seiner Lage festzulegen. Die Vorsprünge
haben im Schnitt parallel zur Schornsteinachse vorzugsweise relativ kleine Querschnitte,
damit die Wärmeleitung und die Feuchtigkeitsleitung zum Mantel möglichst klein sind.
Zusätzlich kann man an den Stellen der Vorsprünge für eine gesonderte Warmeisolation
oder Feuchtigkeitsisolation sorgen. Die Vorsprünge können einstückig angeformt sein.
Es versteht sich, daß die Vorsprünge soviel Spiel zum Mantel lassen, daß Wärmedehnungen
aufgefangen werden können.
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Die erfindungsgemäße Schornsteinausbildung eignet sich ganz besonders
für Feuerungen, die aufgrund hoher Wärmeausnutzung Abgase mit relativ niedriger
Temperatur, beispielsweise im Bereich von 30 bis ' O C, liefern. Bei derartigen
Feuerungen, wie sie heutzutage aus Gründen optimaler Energieausnutzung immer mehr
angestrebt werden, ist das Problem des Feuchtigkeitsanfalls bzw. Kondensatanfalls
besonders ausgeprägt, da der Taupunkt der Rauchgase häufig sogar im Dauerbetrieb
im Schornstein unterschritten wird.
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Die erfindungsgemäYe Schornsteinausbildung eignet sich ferner ganz
besonders für Schornsteine mit Zwangskonvektion im Rauchgaskanal und/oder im Belüftungskanal.
Gerade auch
im Zusammenhang mit relativ kühlen Rauchgasen, die
nicht ausreichend natürliche Auftriebskonvektion liefern, ist man auf Zwangskonvektion
häufig zwingend angewiesen. Diese kann beispielsweise durch ein Verbrennungsluftgebläse
der Feuerung, ein gesondertes Gebläse am Sdornsteineintritt oder am Schornsteinaustritt
erzeugt werden. Je nach Feuchtigkeitsanfall kann die natürliche Konvektion im Belüftungskanal
ungenügend sein, so daß auch hier eine Zwangskonvektion, beispielsweise mittels
eines Gebläses, erforderlich wird. Die Notwendigkeit einer Zwangskonvektion im Rauchgaskanal
kann sich insbesondere auch stellen, wenn ein Rauchgaskanal mit einem für die Größe
der Feuerung relativ kleinen Querschnitt vorhanden ist, beispielsweise bei Umrüstungen
auf größere Feuerungen oder bei Sanierungen bestehender Schornsteine durch ein Rauchgasrohr
mit kleinerem Querschnitt als bisher.
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Bei der Sanierung bestehender Schornsteine mit einem erfindungsgemäßen
Rauchgasrohr hat man ferner den Vorteil,daß die Zulassung insbesondere die brandsicherheitsmäßige
Zulassung, des gesamten Außensystems erhalten bleibt und daß lediglich eine ergänzende
Zulassung hinsichtlich des neuen Abgasrohrs erforderlich wird.
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Vorzugsweise ist der obere Austritt des Belüftungskanals regengeschützt
und möglichst unempfindlich gegen Druckänderungen durch Windströmung und dergleichen
ausgebildet. Das obere Ende des Rauchgaskanals kann abgedeckt oder offen ausgebildet
sein.
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Der erfindungsgemäße Schornstein eignet sich auch besonders für Betrieb
mit Überdruck im Rauchgaskanal und/oder im Belüftungskanal, wobei ersteres besonders
große Bedeutung hat.
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Die Porosität des Rauchgasrohrs ist in aller Regel nicht so weit getrieben,
daß es zu nennenswerten Rauchgasübertrittsmengen in den Belüftungskanal kommt, obwohl
kleinere Übertrittsmengen wegen des Belüftungsstroms gar nicht stören würden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen noch
näher erläutert. Die Figuren zeigen, jeweils im axialen Längsschnitt: Fig. 1 einen
Teil-Längsbereich eines Schornsteins mit dessen unterem Endbereich; Fig. 2 im vergrößerten
Maßstab einen unteren Endbereich eines Schornsteins mit unterem Endbereich des Rauchgasrohrs.
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Der in Fig. 1 dargestellte Schornstein 2 weisteinenaus Beton gefertigten
Mantel 4 auf, der quadratisch mit Außenabmessungen 200 x 200 mm ist. Der Mantel
4 ruht auf einer Basis 6.
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Auf der Basis 6 ruht innerhalb des Mantels 4 zentrisch eine runde
Fußplatte 8 mit einem außen umlaufenden, erhöhten Rand 10. Auf der Fußplatte 8 ruht
ein Rauchgasrohr 12, das bei diesem Ausführungsbeispiel einen kreisrunden Querschnitt
mit einem Innendurchmesser von 80 mm hat.
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Das Rauchgasrohr 12 besteht aus Abschnitten 12a, 12b die fluchtend
übereinander angeordnet sind, wobei eine Anschlußstelle 14 zwischen benachbarten
Abschnitten in der Fig. 1 gezeigt ist. An der Anschlußstelle 14 weisen die einander
zugewandten Stirnseiten der beiden Abschnitte 12a und 12b einander komplementäre
Stufen 16 au£, die zugleich der Zentrierung und einer gewissen Abdichtung dienen,
Zusätzlich kann ein genügend wärmebeständiges Dichtmittel eingebracht sein. Die
einander benachbarten Abschnitte 12a und 12b sind an der Anschlußstelle 14 durch
vier ringförmig verteilte Klammern 18, die hinter entsprechende Schultern 20 greifen,
zugfest miteinander verbunden. Infolgedessen kann das gesamte Reuchgasrohr von oben
her hängend in den Schornstein 2 eingesenkt werden.
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Für die Zentrierung des Rauchgasrohrs 12 im Mantel 4 sind zwei Möglichkeiten
gezeichnet. Die erste gezeichnete Möglichkeit besteht in Vorsprüngen 22, die radial
nach außen weisend einstückig mit dem Rauchgasrohr 12 gefertigt oder nachträglich
außen an diesem befestigt sind. Die zweite Möglichkeit besteht in radial nach außen
weisenden Vorsprüngen 22', die außen an den Klammern 18 angebracht sind. Die Vorsprünge
22 bzw. 22' haben außen ein geringes Radialspiel zum Mantel 4, damit Wärmedehnungen
des Rauchgasrohrs 12 nicht zu Spannungen führen.
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Das Rauchgasrohr 12 weist insgesamt eine beabsichtigte Porosität auf
und besteht aus einem der in der Beschreibungseinleitung aufgeführten Materialien.
Die Porosität ist so groß, daß im Rauchgasrohr 12 anfallende Feuchtigkeit bzw.
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Kondensat radial durch das Rauchgasrohr 12 hindurchtritt und dort
im Ringraum zwischen dem Rauchgasrohr 12 und dem Mantel 4 durch einen Belüftungsstrom
S verdunstend nach oben abgeführt wird. Wenn man die Porosität geringer wählt oder
bei geringerem Feuchtigkeits an fall dient die Porosität des Rauchgasrohrs 12 in
erster Linie nur einer Feuchtigkeitsaufnahme; in diesem Fall wird die Feuchtigkeit
in erster Linie durch den Gasstrom R im Inneren des Rauchgasrohrs 12 abgeführt,
beispielsweise bei längerem Betrieb ohne Unterschreiten des Taupunktes oder durch
einen Spülluftstrom in Betriebspausen der Feuerung. Das Rauchgasrohr 12 kann auf
seiner Außenseite mit Ausnahme des unteren Endbereichs mit einer nicht eingezeichneten
Glasur versehen sein; dann findet im glasierten Bereich praktisch nur wechselnde
Feuchtigkeitsaufnahme und Feuchtigkeitsabführung statt, während die Feuchtigkeitsweiterleitung
nach außen in den Ringraum bzw. den Belüftungskanal (32) sich auf den unteren Endbereich
des Rauchgasrohrs 12 beschränkt.
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Der untereste Rauchgasrohrabschnitt 12a kann vorgefertigt mit einem
Anschlußstutzen 24 versehen sein, der radial nicht bis zum Mantel 4 ragt und daher
das Einschieben des Rauchgasrohrs 12 in den Mantel 4 nicht stört. Der Anschluß an
die Feuerung kann dann nach Einbringen des Rauchgasrohrs 12 von außen her durcheine
entsprechende Öffnung 26 im Mantel 4 erfolgen.
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Bei dem in Fig. 2 gezeichneten Ausführungsbeispiel ist das Rauchgasrohr
12 hinsichtlich seiner Porosität ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
1 ausgebildet oder auf seiner gesamten Länge außen mit einer Glasur versehen oder
überhaupt nicht porös ausgebildet. Die Fußplatte 8 ist jedoch mindestens in dem
Bereich, in dem das Rauchgasrohr 12 auf ruht, mit beabsichtigter Porosität zur Feuchtigkeitsweiterleitung
ausgestattet. Der erhöhte Rand 10 der Fußplatte 8 schafft zwischen sich und dem
unteren Ende des Rauchgasrohrs 12 einen ringschalenartigen Bereich 28, der mit Wasser
gefüllt ist. Somit kann Feuchtigkeit bzw. Kondensat, das innen am Rauchgasrohr 12
herabläuft, durch die poröse Fußplatte 8 radial in den ringschalenartigen Bereich
28 wandern, wobei das in der Fußplatte 8 stehende Wasser einen Gasdurchtrittsverschluß
darstellt. Die Fußplatte 8 ist an ihrem Außenumfang sowie an ihrer Unterseite zuverlässig
gegen den Austritt von Feuchtigkeit abgedichtet, beispielsweise mit einem Mantel
aus Edelstahl.
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Hinsichtlich des Materials der Fußplatte 8 gilt das in der Beschreibungseinleitung
im Zusammenhang mit dem Rauchgasrohr Gesagte.
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Das Rauchgasrohr 12 weist in seinem unteren Bereich aber oberhalb
des Wassersumpfes in der Fußplatte 8 auf eine bestimmte Höhe eine Beschichtung (30)
mit einem saugfähigen Material, beispielsweise wärmebeständigem Fasermaterial, auf.
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Sobald das Wasserniveau in der Fußplatte 8 über ein durch
die
Unterkante der Beschichtung 30 gegebenes Niveau ansteigt, saugt die Beschichtung
30 Feuchtigkeit hoch, die aufgrund der vergrößerten Oberfläche besonders gut verdunstend
durch den ringförmigen Belüftungskanal 32 zwischen dem Rauchgasrohr 12 und dem Mantel
4 abgeführt wird, bis das Wasserniveau wieder auf die gewünschte Höhe reduziert
ist.
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