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Die Erfindung betrifft einen Kaminkopf für Luft- Abgas-Kamine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Ein bekannter gattungsgemäßer Kaminkopf (US-PS 36 91 930) ist zum Anschluß an einen solchen Luft-Abgas-Kamin vorgesehen, bei dem der Zuluftschacht konzentrisch um den Abgasschacht angeordnet ist. Die Zwischenkammer setzt den Zuluftschacht nach oben im Kaminkopf als ringförmiger Strömungskanal fort, der auf seiner Innenseite durch ein im Kaminkopf angeordnetes Abgasrohr begrenzt ist, welches seinerseits den Abgasschacht nach oben fortsetzt. Die Zwischenkammer mündet oben im Kaminkopf in einen rings um das Abgasrohr ausgebildeten Luftzuführungsraum, wobei die Anschlußfläche zwischen dem Luftzuführungsraum und der Zwischenkammer eine Ringfläche ist, die auf ihrer Innenseite durch das Abgasrohr begrenzt ist. Der Luftzuführungsraum bildet radial außen einen rings umlaufenden Luftzutritt, so daß Frischluft allseitig an der Umfangsseite des Kaminkopfes eintreten kann. Dabei wird die Luft jedoch von einer ringförmigen Eintrittskammer aus von unten her in den Luftzuführungsraum eingeleitet. Das Abgasrohr durchdringt mit Überstand den Luftzuführungsraum und mündet in einer Abgassammelkammer, deren ringförmige Austrittsöffnung auch an der äußeren Mantelfläche des Kaminkopfes angeordnet ist. In der die Zuluft antransportierenden atmosphärischen Windströmung kommt es zu einem erheblichen Druckgradienten rings um den Kaminkopf. Außerdem besteht insbesondere leeseitig eine erhöhte Tendenz für Wirbelbildungen. Hinzu kommen die in der bewegten Atmosphäre unvermeidlichen Luftzuführungsschwankungen. Alle diese Einflüsse setzen sich über die als weiter Strömungskanal ausgebildete Zwischenkammer kaum gedämpft in den Zuluftschacht fort. Infolge der Nähe der beiden am Umfang des Kaminkopfes ausgebildeten Zu- und Abführöffnungen für Zuluft und Abgas besteht außerdem eine erhöhte Vermischungsgefahr zwischen beiden Gasarten, so daß in ganz unerwünschter Weise mit der Zuluft Abgas in den Zuluftkanal rückgeführt wird. Abgesehen von diesen funktionalen Eigenschaften erfordert der bekannte Kaminkopf eine konstruktiv aufwendige Gestaltung im Bereich der Frischluftzufuhr und besonders im Bereich der Abgasabfuhr. Der dabei sehr groß bauende Kaminkopf ist erheblichen statischen Belastungen durch Windangriff ausgesetzt.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, den Druck an der oberen Mündung des jeweiligen Abgasschachtes so an den Druck an der oberen Mündung des jeweiligen Zuluftschachtes anzugleichen, daß auch örtlich und zeitlich bedingte Druckschwankungen weitgehend verhindert werden und dabei einer Rückführung von Abgas in der Zuluft entgegengewirkt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäße Kaminkopf ist zunächst dadurch ausgezeichnet, daß, wenn man einmal von Schräganströmungen absieht, nur noch das Rauchgasrohr selbst als Strömungswiderstand für horizontale Strömung in der Atmosphäre wirksam ist. Das Rauchgasrohr hat aber einen wesentlich kleineren Durchmesser als der ganze Kaminkopf. Dadurch werden nur noch im wesentlich geringeren Ausmaß Druckgradienten rings um das Abgasrohr und Wirbelablösungen an der Leeseite des Abgasrohres wirksam. Resteinflüsse hieraus und aus zeitlichen Druckschwankungen auf der Zuluftseite werden durch die als Luftberuhigungskammer ausgebildete Zwischenkammer neutralisiert. Auf der Abgasseite kommt es wegen des relativ kleinen Austrittsdurchmessers nur zu unwesentlichen Abströmstörungen. Dabei wird, auch unter dem Einfluß der unterschiedlichen Ausrichtung von Zuluftzufuhr und Abluftabfuhr in Verbindung mit der Abströmplatte, einer Rückführung von Abgas in die Zuluft wirksam entgegengewirkt, ohne daß dabei ein deutlicher Druckunterschied im Bereich von Zuluftöffnung und Abgasöffnung in Kauf genommen zu werden braucht. Die einfache Ausbildung von Zuluft- und Abgasöffnungen vereinfacht dabei den konstruktiven Aufwand des Kaminkopfes erheblich. Schließlich ist die dem Wind ausgesetzte Anströmfläche erheblich reduziert. Die konstruktiv einfach herstellbare Abströmplatte trägt mit dazu bei, daß etwa auf der Leeseite des Rauchgasrohres heruntergezogene Abgasströmungen räumlich hinreichend von der unter der Abströmplatte angeordneten Zuluftöffnung separiert werden. Die Abströmplatte dient ferner als Regenabdeckung des Zuluftschachtes. Soweit noch Feuchtigkeit eintritt, kann diese durch entsprechende Ausbildung des Bodens der Luftberuhigungskammer, z. B. als Auffangwanne mit seitlichem Abfluß am Kaminkopf, weitgehend aufgefangen werden. Geringe Restfeuchtigkeiten dürfen durchaus längs des Innenrohres eines dreischaligen Kamins in den Kamin ablaufen und können dort unter der Heizungswärme verdunsten. Eine Abführung derartiger Feuchtigkeit kann beispielsweise zusammen mit aus dem Innenrohr herausdiffundierender Feuchtigkeit und anderen aggressiven Dämpfen durch Belüftung des Kamins erfolgen. Schließlich ist ein nicht zu unterschätzender Vorteil des neuen Kaminkopfes darin zu sehen, daß normalerweise das Abgas senkrecht nach oben abgeführt wird und dadurch die Umwelt geringer belastet wird als bei seitlicher Abführung.
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Der erfindungsgemäße Kaminkopf ist nicht nur zum Anschluß an solche Zuluftschächte bestimmt, welche den Abgasschacht rings umgeben. Vielmehr ermöglicht die Luftberuhigungskammer praktisch einen Anschluß des Zuluftschachtes an jedem beliebigen Ort der Luftberuhigungskammer. Die Funktion der Luftberuhigungskammer wird sogar noch verbessert, wenn der Anschluß des Zuluftschachtes soweit wie möglich radial außen an der Luftberuhigungskammer vorgesehen ist, so daß ein deutlicher radialer Abstand zu der Ringfläche besteht, an der die Luftberuhigungskammer mit dem Luftzuführungsraum verbunden ist. In diesem Sinne ist nach der Erfindung vorzugsweise vorgesehen, daß die Mündung des jeweiligen Zuluftschachtes in die Luftberuhigungskammer asymmetrisch zum jeweiligen Abgasschacht angeordnet ist.
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Luft-Abgas-Kamine, bei denen der Zuluftschacht asymmetrisch neben dem Abgasschacht angeordnet ist, sind an sich bekannt (z. B. Fig. 1 der DE-OS 29 24 963). Bisher kam es bei zugehörigen Kaminköpfen vor, daß ein den Abgasschacht nach oben fortsetzendes Abgasrohr den Zuluftzustrom je nach dessen Richtung mehr oder minder stark abschirmt oder anderweitig nachträglich beeinträchtigt, z. B. durch Druckgefälle über den Eintrittsquerschnitt der Zuluft, Verwirbelungen u. dgl. Bei dem erfindungsgemäßen Kaminkopf kommt es auch bei asymmetrischer Anordnung des Zuluftschachtes zum Abgasschacht zu keiner Strömungsabschattung, sondern unabhängig von der Windströmungsrichtung zu einer vergleichmäßigten Zuluftzufuhr. Die Bauweise des erfindungsgemäßen Luft-Abgas- Kamins, welche auch, wie bei einem gattungsgemäß bekannten Luft-Abgas-Kamin, eine ringförmige Anordnung des Zuluftschachtes um den Abgasschacht zuläßt, ist in ihren Anschlußmöglichkeiten also sehr vielseitig.
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Vorzugsweise überkragt die Abströmplatte die sonstige äußere Mantelfläche des Kaminkopfes ringsum. Dies bildet nicht nur eine erhöhte Regensicherheit, sondern ist auch aus strömungsdynamischen Gründen zweckmäßig.
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Ebenso aus strömungsdynamischen Gründen ist es erwünscht, wenn der Kaminkopf keine größere Drosselwirkung auf die Zuluft ausübt, als bereits durch den Querschnitt des Zuluftschachtes selbst vorgegeben ist. Vorzugsweise sind daher die Strömungsquerschnitte der Zuluft im Kaminkopf bis zur jeweiligen Mündung des Zuluftschachtes in die Luftberuhigungskammer ungedrosselt im Verhältnis zu dieser Mündung des Zuluftschachtes ausgebildet. Das bedeutet konkret, daß die wirksamen Luftquerschnitte einerseits im Luftzuführungsraum, andererseits in der Verbindung des Luftzuführungsraums mit der Luftberuhigungskammer über den Ringraum um den Abgasschacht und andererseits innerhalb der Luftberuhigungskammer jeweils mindestens so groß, vorzugsweise größer, als der wirksame Querschnitt des Zuluftschachtes sind, insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezogen auf den Querschnitt des Zuluftschachtes in dessen oberer Mündung.
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Man kann die Luftberuhigungskammer und den Luftzuführungsraum als ebene Etagen übereinander errichten, indem die Unterseite der unten angeordneten Luftberuhigungskammer, die Trennwand zwischen der Luftberuhigungskammer und dem darüber angeordneten Luftzuführungsraum und die Abströmplatte jeweils etwa horizontal verlaufen. Dann ist es zweckmäßig, wenn die Höhe der Luftberuhigungskammer kleiner, vorzugsweise deutlich kleiner, als die Höhe des Luftzuführungsraumes ist. In der Luftberuhigungskammer ist es nicht erforderlich, zu viel Überschußvolumen und dadurch auch zu viel Bauvolumen zu erzeugen, wobei es durchaus erstrebenswert ist, wenn die Luft in der Luftberuhigungskammer noch ein gewisses Totlaufvolumen hat, während die Dimensionen in dem Luftzuführungsraum strömungsdynamisch bedingt sind. Vorzugsweise erstreckt sich dann die Luftberuhigungskammer bis zur äußeren Begrenzung des Luft-Abgas-Kamins.
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Bevorzugt sind die in Anspruch 7 genannten Bauteile des Kaminkopfes aus Faserzement gebildet, wie es an sich für obere Abströmplatten bekannt ist. Dies schließt nicht aus, daß einzelne andere Elemente des Kaminkopfes aus anderen Materialien bestehen, insbesondere aus metallischen Abstandhaltern der oberen Abströmplatte gegenüber dem übrigen unteren Körper des Kaminkopfes. Diesen kann man dabei in seinem unteren Bereich kastenartig zusammensetzen und im ganzen als Aufsatzteil auf dem Luft-Abgas-Kamin gestalten. Hierbei kann man in der funktionstechnisch erwünschten Weise die Luftberuhigungskammer bis in den Randbereich des Kaminkopfes erstrecken, so daß die Seitenwand der Luftberuhigungskammer direkt in einen Schurz verlängert sein kann, der den Luft-Abgas-Kamin übergreift und beispielsweise dekorativ gestaltet werden kann.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch die Achsen eines Abgasschachtes und eines Zuluftschachtes bei einem oberen Ende eines Luft-Abgas-Kamins mitsamt dessen Kaminkopf;
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Fig. 2 eine Draufsicht auf den Kaminkopf gemäß Fig. 1;
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Fig. 3 einen Schnitt gemäß Fig. 1 bei einem Luft-Abgas- Kamin mit abgewandeltem Kaminkopf; und
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Fig. 4 eine Draufsicht auf den Kaminkopf gemäß Fig. 3.
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Bei beiden Ausführungsformen ist ein mindestens dreischaliger Luft-Abgas-Kamin (oder, was synonym ist, Schornstein) gezeigt. Dieser weist ein den Abgasschacht bildendes Innenrohr 2 auf, welches aus einzelnen Schamotterohren 4 oder Metallrohren zusammengesetzt ist. Das Innenrohr 2 ist von einer Wärmedämmschicht 6 aus Mineral- oder Glaswolle umgeben. Die Wärmedämmschicht 6 wiederum ist außen von einer Ummantelung 8 aus Leichtbeton abgestützt. Die Ummantelung 8 ist aus einzelnen Formstücken 14 zusammengesetzt, was auch entsprechend für die Wärmedämmschicht 6 gilt.
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In der Ummantelung ist asymmetrisch seitlich neben dem Innenrohr 2 ein Zuluftschacht 10 ausgeformt. Das Innenrohr 2 hat runden Querschnitt. Die Wärmedämmschicht 6 hat Zylinderschalenform. Die Ummantelung 8 hat eine zylindrische Innenfläche, welche die Wärmedämmschicht 6 abstützt, und eine rechteckige Außenfläche. In dem im ganzen langgestreckt rechteckigen Querschnitt der Ummantelung ist der dreischalige Luft- Abgas-Kamin aus drei Schalen (Schamotterohr 4, Wärmedämmschicht 6 und Ummantelung 8) asymmetrisch so angeordnet, daß gemäß der Darstellung von Fig. 2 daneben noch der Zuluftschacht 10 rechteckigen Querschnitts angeordnet sein kann. Man erkennt aus Fig. 2, daß die Längserstreckungsweite des Zuluftschachtes dabei ungefähr dem Innendurchmesser der inneren zylindrischen Mantelfläche 12 der Ummantelung 8 entspricht.
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Auf das obere Ende des eigentlichen Luft-Abgas-Kamins ist eine Kragplatte 16 aus Beton aufgesetzt. Diese hat zwei Durchbrechungen, welche mit der inneren zylindrischen Mantelfläche 12 sowie dem Zuluftschacht 10 des jeweiligen Formstückes 14 fluchten. Dies ermöglicht es, die Schamotterohre 4 des Innenrohres 2 und die Wärmedämmschicht 6 durch die Kragplatte 16 hindurch nach oben weiterzuführen. Auch sind bei dem hier gezeigten Beispiel auf der Kragplatte 16 noch zwei weitere Formstücke 14 der Ummantelung 8 aufgebaut. Zusätzlich trägt die Kragplatte 16 außen eine Ummauerung 18 des Kaminkopfes, beispielsweise aus Ziegeln. Die Ummauerung 18 fluchtet oben ungefähr mit der oberen Stirnseite des obersten Formstückes 14 der Ummantelung 18. Das oberste Schamotterohr 4 und das obere Ende der Wärmedämmschicht 6 sind demgegenüber nach unten zurückversetzt, und zwar zweckmäßig weniger um die Hälfte der Höhe eines einzelnen Formstücks 14 (Zurückversetzung z. B. ca. 8 cm).
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In das oberste Schamotterohr 4 ist als Abgasrohr 20 ein metallischer Rohrstutzen mit verhältnismäßig enger Toleranz eingesteckt, so daß das Innenrohr 2 mitsamt seiner Verlängerung den Abgasschacht 22 ergibt.
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Auf der oberen Stirnfläche 24 der Ummantelung 8 sowie der Ummauerung 18 liegt ein Aufsatzteil 26 satt auf, wobei beispielsweise zwischen dieser Stirnfläche 24 und dem Aufsatzteil 26 eine Mörtelschicht 28 als ein Verbindungsmittel zwischengeschaltet sein kann.
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Das Aufsatzteil 26 besteht aus einer Bodenplatte 30, welche den Boden einer unten angeordneten Luftberuhigungskammer 32 bildet, einer Zwischenwand 34 zu einem darüber angeordneten Luftzuführungsraum 36, einer wiederum darüber mit Abstand unter Bildung des Luftzuführungsraumes angeordneten Abströmplatte 38, vier über die Eckbereiche der Abströmplatte 38 verteilten Stützen 40, welche die Abströmplatte 38 auf der Zwischenwand 34 halten, sowie einer kastenförmigen Seitenwand 42 der Luftberuhigungskammer 32. Die Seitenwand 42 ist dabei über die Bodenplatte 30 hinaus nach unten unter Bildung eines Schurzes 44 verlängert, welcher die Ummauerung 18 etwas überkragt.
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Die Bodenplatte 30, die Zwischenwand 34 und die Abströmplatte 38 verlaufen jeweils in einer horizontalen Ebene parallel zueinander, wobei der Abstand zwischen der Abströmplatte 38 und der Zwischenwand 34 um das Zwei- bis Dreifache größer ist als der Abstand zwischen der Zwischenwand 34 und der Bodenplatte 30. Der letztere Abstand ist zweckmäßig etwa 5 bis 7 cm.
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Die Bodenplatte 30 hat einen ersten Ausschnitt 46 rings um den Abgasschacht 22 mit einer Weite, die größer als der Durchmesser der inneren zylindrischen Mantelfläche 12 der Ummantelung ist, aber noch innerhalb des Bereichs der Wandstärke der Ummantelung liegt. Innerhalb dieses Ausschnittes ist eine Dehnfugenmanschette 48 in den Aufsatzteil als Bestandteil desselben eingepaßt, welche als Abdichtung des Raumes innerhalb der inneren zylindrischen Mantelfläche und außerhalb des Abgasrohres 20 dient, mit einem Stutzen 50 das Abgasrohr 20 umgibt und mit diesem Stutzen 50 bis in das oberste Schamotterohr 4 hineinragt.
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Zwischen der Dehnfugenmanschette 48, der inneren zylindrischen Mantelfläche 12 und den oberen Stirnseiten der Wärmedämmschicht 6 sowie des obersten Schamotterohres 4 ist ein etwa 8 cm hoher Ringraum 52 ausgespart. Dieser dient zur strömungsmäßigen Verbindung von nicht dargestellten, innerhalb des Kamins, insbesondere der Ummantelung 8, verlaufenden vertikalen Belüftungskanälen mit dem Innenraum des Abgasschachtes. Hierzu sind an der Dehnfugenmanschette 48 in deren dem Ringraum 52 gegenüberliegendem Mantelbereich Laschen 54 nach außen ausgestellt, die u. a. Verbindungsöffnungen 56 zwischen dem Ringraum 52 und dem Innenraum des Abgasschachtes 22 ergeben.
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Ein weiterer Ausschnitt 58 der Bodenplatte 30 entspricht der oberen Mündung 60 des Zuluftschachtes 10.
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Die Zwischenwand 34 weist ihrerseits einen Ausschnitt 62 auf, der zusammen mit der äußeren Mantelfläche des Rohrstutzens 20 einen relativ weiten Ringspalt oder Ringraum 64 ergibt, durch welchen der Luftzuführungsraum 36 und die Luftberuhigungskammer 32 miteinander in Strömungsverbindung stehen. Die Luftberuhigungskammer 32 ist bis auf die genannten Öffnungen abgeschlossen.
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Die obere Abströmplatte 38 weist einen Ausschnitt auf, in welchen das Abgasrohr 20 unter Fluchtung mit der Achse des Abgasschachtes 22 dicht hineinpaßt. Das Abgasrohr 20 ist dabei von einem äußeren Haltekragen, dessen einer Schenkel oben mit der Abströmplatte und dessen anderer Schenkel außen mit dem Rohrstutzen verbunden ist, als Bestandteil des Aufsatzteils 26 mit diesem fest und zugleich abgedichtet verbunden. Der Außenumfang des Luftzuführungsraums 36 ist bis auf die durchquerenden Stützen 40 völlig offen. Die Abströmplatte ragt mit ihrem äußeren Umfangsrand 70 um ein deutliches Maß über die von der Seitenwand 42 samt Schurz 44 gebildete radial äußerste Mantelfläche des Kaminkopfes deutlich hinaus.
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Die Bodenplatte 30, die Zwischenwand 34 und die Abströmplatte 38 sowie die Seitenwand 42 mitsamt Schurz 44 sind aus Faserzementplatten aufgebaut. Zur Bildung der kammerartigen Luftberuhigungskammer 32 sind dabei die Platten in bekannter Weise kastenförmig zusammengesetzt. Die Stützen 40 können metallisch sein. Man kann aber auch die übrigen Elemente des Aufsatzteiles aus anderen Materialien aufbauen, z. B. insgesamt eine metallische Konstruktion wählen.
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Das Abgasrohr 20 hat einen großen Überstand in bezug auf die Abströmplatte 38, und zwar etwa das Doppelte des Durchmessers des Abgasrohres 20.
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Das zweite Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 entspricht mit Ausnahme folgender Details identisch dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß bezüglich der übereinstimmenden Merkmale von einer erneuten Beschreibung abgesehen wird.
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Die beiden wesentlichen Unterschiede bestehen in folgendem:
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Zunächst ist die Kragplatte 16 fortgelassen, so daß sich die aus den Formstücken 14 zusammengesetzte Ummantelung 8 ohne Unterbrechung bis in die obere Stirnfläche 24 fortsetzt. Ferner ist die Ummauerung 18 weggelassen und deren Funktion durch einen verlängerten Schurz 72 ersetzt. Dieser verlängerte Schurz 72 ist anstelle des nur kurzen überkragenden Schurzes 44 der ersten Ausführungsform vorgesehen. Man erkennt an der Breitenausdehnung von Fig. 3 und an der Draufsicht gemäß Fig. 4, daß hierdurch alle Seitenmaße des Kaminkopfes deutlich reduziert sind, da die Breitenausdehnung der Ummauerung 18 ersatzlos entfallen ist.