DE4447143A1 - Abgaskamin mit einem Mantelrohrstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskamin mit einem Kamin­ rohr und einem Kaminkopf.

Bei herkömmlichen Kaminen bewirkt die natürliche Luft­ strömung, die einen derartigen Kamin anströmt,- aus aerodyna­ mischen Gründen, daß die aus der Kaminkopfmündung aus treten­ den Gase sehr früh verwirbelt werden und somit die Gas- und Geruchsemissionen nicht in die gewünschte Höhe gelangen, son­ dern sich vorzeitig auflösen und auf diese Weise zu Beein­ trächtigungen führen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Abgaskamin anzugeben, der eine verbesserte Abströmung der Ka­ mingase in vertikaler Richtung bewirkt und die Verwirbelung der Gase durch die natürliche Luftströmung verzögert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der aus einem Kaminrohr und einem Kaminkopf bestehende Abgas­ kamin ein im Bereich der Kaminmündung angeordnetes Mantel­ rohrstück umfaßt, das unter Ausbildung eines oben und unten offenen ringförmigen Saugkanals zwischen Kaminaußenwand und Mantelrohrstück den Kaminkopf außen umschließt. Vorzugsweise weist dieses Mantelrohrstück eine axiale Länge auf, die min­ destens dem doppelten Außendurchmesser des Kaminrohres ent­ spricht, und besonders bevorzugt liegt die axiale Länge zwi­ schen dem drei- und dem vierfachen Außendurchmesser des Ka­ minrohres.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Schadstoff- und Geruchsemissionen beachtlich vermindert wer­ den, weil durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Saugka­ nals ein unsichtbarer, die Abgasemissionen umschließender Frischluftmantel gebildet wird, und durch die zusätzliche Be­ wegungsenergie des umschließenden Frischluftmantels die Abga­ se des Kamins weiter nach oben geführt werden, bevor sie sich in höheren Bereichen vermischen, verdünnen und verflüchtigen.

Der im Saugringkanal gebildete Frischluftmantel entsteht einerseits durch natürlichen Auftrieb und wird andererseits durch die seitliche Anströmung aufgrund der natürlichen Luft­ strömung verstärkt. Die auf diese Weise entstehende geschlos­ sene Ringströmung von frischer Luft begleitet die Abgaskern­ strömung in größere Höhe. Eine wirksame Ausbildung der Fri­ schluftmantelströmung ergibt sich, wenn etwa ein Drittel der Mantellänge des Mantelrohrstücks vertikal über die Mündung des Kaminrohres hinausragt.

Im Falle der Ausbildung des Kamins als doppelzügiger Ka­ min mit einem Innenrohr und einem konzentrischen Außenrohr ist gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ein Gasauslaß des ringförmigen zweiten Kaminzuges in der Kamin­ außenwand vorgesehen, der in den Saugkanal einmündet. Übli­ cherweise wird durch diesen ringförmigen Kaminzug die Heiz­ raumabluft geführt, die durch die Einleitung in den Saugring­ kanal die Strömungsenergie im Saugringkanal erhöht. Besonders bevorzugt ist es, wenn mehrere am Umfang gleichmäßig ver­ teilte Gasauslässe vorhanden sind, oder ein ringförmiger Gasauslaß in der Kaminaußenwand vorgesehen ist. Dabei ist es ferner von Vorteil, wenn dieser zweite Kaminzug am oberen En­ de stirnseitig geschlossen ist, so daß der gesamte Abluft­ durchsatz in den Saugkanal geleitet wird.

Durch den stirnseitigen Verschluß des äußeren, zweiten Kaminzuges ergibt sich für den inneren Kaminzug sowie für den Saugkanal im Bereich der Kaminmündung ein unsteter Übergang in Form einer plötzlichen Querschnittserweiterung. Der hier­ durch gebildete Unterdruck trägt ferner zu einer Verstärkung der Ringströmung bei.

Gemäß weiterer vorteilhafter Ausbildungen der Erfindung ist der untere Rand des Mantelrohrstückes nach unten aufge­ bördelt und/oder der obere Rand des Mantelrohrstückes nach innen eingebördelt. Diese Ausgestaltungen erleichtern die Einströmung der Frischluft von unten in das Mantelrohrstück bzw. bündeln den das Abgas umschließenden Frischluftmantel am Kaminaustritt. Eine noch bessere Bündelung der Strömung läßt sich erzielen, wenn der obere Endabschnitt des Kaminrohres düsenartig verjüngt ist, wodurch die Gasströmung eine höhere Geschwindigkeit erhält. Das durch die düsenartige Verengung entstehende Vakuum trägt ferner zur Beschleunigung des umge­ benden Frischluftmantels bei. Um die Strömung des Frischluft­ mantels selbst zu beschleunigen, ist es von Vorteil, wenn sich das Mantelrohrstück nach vertikal oben hin verjüngt und insbesondere zumindest in seinem oberen Endbereich konisch ausgebildet ist. Durch die radiale Verjüngung lehnt sich die ringförmige Frischluftströmung noch enger an den Abgasstrom an, und bedingt durch die Haftreibung schleppt diese die Ab­ gaskernströmung mit und bündelt diese.

Um eine einfache Befestigung unter geringstmöglicher Verengung des ringförmigen Saugkanals zu bewirken, ist das Mantelrohrstück vorzugsweise mittels mehrerer Radialstege am Kaminkopf befestigt. Um eine wirksame Ausbildung des Frisch­ luftmantels zu bewirken, hat es sich als zweckmäßig heraus­ gestellt, wenn das Mantelrohrstück einen derartigen Durchmes­ ser, bezogen auf den Kamindurchmesser, aufweist, daß der Querschnitt des Saugkanals 40 bis 80% des Querschnitts vom Kaminrohr bzw. Kamininnenrohr aufweist.

Vorzugsweise ist das Mantelrohrstück zylindrisch, also mit kreisförmigem Querschnitt, ausgebildet oder weist einen n-eckigen Querschnitt mit 3 n 10 auf.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfin­ dung sind am Mantelrohrstück außen mehrere am Umfang ver­ teilte, im wesentlichen axial verlaufende Rippen vorgesehen, die vorzugsweise lisenen-artig geformt sind und im wesentli­ chen eine Länge aufweisen, die der axialen Länge des Mantel­ rohrstückes entspricht. Diese Rippen bzw. Lisenen haben eine schwingungsdämpfende Wirkung, so daß bei Anströmung des Ka­ minkopfes die Frischluftströmung zerstreut wird und durch die ungleichmäßige Strömung ein Aufschaukeln des Kamins in star­ kem Maße unterbunden wird. Durch die Rippen wird die Frequenz der Luftanströmung schwingungsdämpfend verändert.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Rippen aus einem lichtemittierenden oder lichtreflektierenden Material gebil­ det oder mit einem solchen Material beschichtet sind. Dadurch ist der Kaminkopf auch bei Nacht gut sichtbar, was sich ins­ besondere bei Krankenhauskaminen vorteilhaft auswirkt, da diese als Orientierung bzw. als Warnung für Hubschrauber die­ nen können.

Üblicherweise sind die erfindungsgemäßen Kamine zwischen sechs und dreißig Meter hoch und sind als frei stehende Stahl­ kamine ausgebildet. Das Mantelrohrstück ist vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt, wodurch dieser wartungsarm und korrosi­ onsimmun ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht sowie einen schematischen Schnitt durch einen Kaminkopf, und

Fig. 2 einen schematischen Axialschnitt durch einen Ka­ minkopf.

In den Fig. 1 und 2 ist im wesentlichen der Kaminkopf 10 eines Abgaskamins 12 dargestellt, der ein ringförmiges Man­ telrohrstück 14 aufweist.

Der Abgaskamin 12 besteht in dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel aus einem Kamininnenrohr 16 und einem dieses konzentrisch außen umgebenden Kaminaußenrohr 18. Das Kamin­ innenrohr 16 ist außenseitig mit einer zylindrischen Dämm­ schicht 20 umgeben. Der Abgaskamin 12 weist daher einen er­ sten Kaminzug 22 innerhalb des Kamininnenrohres 16 auf sowie einen zweiten Kaminzug 24, der in dem zwischen Kamininnenrohr 16 und Kaminaußenrohr 18 gebildeten Ringraum definiert ist.

Ein oberer Endabschnitt 26 des Kamininnenrohres 16 ist düsen­ artig verjüngt, wodurch eine Beschleunigung der im ersten Ka­ minzug 22 geleiteten Abgase bewirkt wird. Die Wandung 28 des Endabschnittes 26 ist vorzugsweise als Lochblech ausgebildet und mit einer Dämmschicht 30 hinterlegt.

Konzentrisch außerhalb des Kaminaußenrohres 18 ist über mehrere Radialstege 32 das Mantelrohrstück 14 befestigt, wo­ bei zwischen Kaminaußenrohr 18 und Mantelrohrstück 14 ein ringförmiger oben und unten offener Saugkanal 34 gebildet ist.

Der zwischen Kamininnenrohr 16 und Kaminaußenrohr 18 ge­ bildete zweite Kaminzug 24 ist an seiner oberen Stirnseite verschlossen und weist über dem Umfang verteilt mehrere im Kaminaußenrohr 18 angeordnete Gasauslässe 36 auf.

Das untere Mantelrohrende 38 ist nach außen aufgebör­ delt, während das obere Mantelrohrende 40 nach innen einge­ bördelt ist.

An der Außenfläche des Mantelrohrstücks 14 ist, wie am besten in Fig. 1 zu erkennen ist, eine Anzahl von am Umfang verteilter lisenen-artiger Stege 42 angeordnet, die im Quer­ schnitt halbkreisscheibenartig geformt sind. Vorzugsweise ha­ ben die Rippen voneinander einen Abstand in Umfangsrichtung von ca. 50 bis 200 mm, besonders bevorzugt etwa 80 mm. Diese lisenen-artigen Stege erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte axiale hänge des Mantelrohrstücks 14.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist das Mantelrohrstück 14 derartig auf den Abgaskamin 12 aufgesetzt, daß etwa ein Drittel seiner axialen Erstreckung über die Mündung 44 des Abgaskamines 12 hinausragt, während zwei Drittel der Länge das Kaminaußenrohr 18 umschließen. Der über die Mündung 44 hinausragende Teil des Mantelrohrstücks 14 definiert auf diese Weise einen Fangraum 46, in dem sich die Strömung im Saugkanal 44 und die Strömung im ersten Kaminzug 22 vereini­ gen.

Im Betrieb wird Abgas durch den ersten Kaminzug 22 nach vertikal oben befördert und wird in dem konisch sich verjün­ genden Endabschnitt 26 beschleunigt. Hierdurch tritt eine Er­ höhung der Strömungsgeschwindigkeit des Abgas es von dem in Fig. 2 graphisch dargestellten Wert v₁ auf die Austrittsge­ schwindigkeit v₂ ein. Durch die mit dem Bezugszeichen 48 an­ gedeutete Anströmung durch Frischluft gelangt Frischluft in den Saugkanal 34 und bildet hierdurch eine Frischluftmantel­ strömung aus, die mit der Geschwindigkeit v₃ nach oben strömt und im Fangraum 46 mit dem Abgasstrom zusammengeführt wird, so daß dieser vom Frischluftmantelstrom ringförmig umschlos­ sen und nach vertikal oben geführt wird. Die Frischluftman­ telströmung wird dadurch verstärkt, daß die im zweiten Kamin­ zug 24 strömende Abluft über die Gasauslässe 36 in den Saug­ kanal 34 eingeleitet wird und hierdurch eine Beschleunigung des Frischluftmantelstromes bewirkt. Da die Strömung im zwei­ ten Kaminzug 24 üblicherweise dazu dient, den Heizraum zu entlüften, wird der Frischluftmantelströmung also kein Abgas im eigentlichen Sinne sondern im wesentlichen erwärmte Frischluft zugeführt.

Claims (20)

1. Abgaskamin mit einem Kaminrohr (16, 18) und einem Kamin­ kopf (10) sowie einem im Bereich der Kaminmündung (44) ange­ ordneten Mantelrohrstück (14), das unter Ausbildung eines oben und unten offenen ringförmigen Saugkanals (34) zwischen Kaminaußenwand und Mantelrohrstück (14) den Kaminkopf (10) außen umschließt.

2. Abgaskamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohrstück (14) eine axiale Länge aufweist, die min­ destens dem doppelten Außendurchmesser (D) des Kaminrohres (16, 18) entspricht.

3. Abgaskamin nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Mantelrohrstücks dem drei- bis vierfachen Au­ ßendurchmesser (D) des Kaminrohres (16, 18) entspricht.

4. Abgaskamin nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß etwa ein Drittel der Mantellänge des Mantelrohrstücks (14) vertikal nach oben über die Mündung (44) des Kaminrohres (16, 18) herausragt.

5. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß dieser ein Kamininnenrohr (16) und ein konzentrisches Kaminaußenrohr (18) umfaßt, wobei inner­ halb des Kamininnenrohres (16) ein erster Kaminzug (22) und zwischen dem Kamininnenrohr (16) und dem Kaminaußenrohr (18) ein im Querschnitt ringförmiger zweiter Kaminzug (24) gebil­ det ist, und in dem Kaminaußenrohr (18) mindestens ein Gasauslaß (36) vorgesehen ist, der in den Saugkanal (34) mün­ det.

6. Abgaskamin nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Kaminaußenrohr (18) mehrere am Umfang gleichmäßig ver­ teilte Gasauslässe (36) vorhanden sind und der zweite Kamin­ zug (24) am oberen Ende stirnseitig geschlossen ist.

7. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der untere Rand (38) des Mantel­ rohrstücks (14) nach außen aufgebördelt ist.

8. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der obere Rand (40) des Mantelrohr­ stückes (14) nach innen eingebördelt ist.

9. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein oberer Endabschnitt (26) des Kaminrohres (16) düsenartig verjüngt ist.

10. Abgaskamin nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung des düsenartig verjüngten Kaminendabschnitts (26) ein schalldämpfendes Lochblech umfaßt.

11. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich das Mantelrohrstück (14) nach vertikal oben hin verjüngt.

12. Abgaskamin nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohrstück (14) zumindest teilweise konisch ausge­ bildet ist.

13. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mantelrohrstück (14) mittels mehrerer Radialstege (32) am Kaminkopf (10) befestigt ist.

14. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mantelrohrstück (14) einen der­ artigen Durchmesser aufweist, daß der Querschnitt des Saug­ kanals (34) 40 bis 80% des Querschnitts vom Kaminrohr (16) aufweist.

15. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mantelrohrstück (14) einen kreisförmigen oder n-eckigen Querschnitt aufweist, mit 3 n 10.

16. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß am Mantelrohrstück (14) außen meh­ rere am Umfang verteilte, im wesentlichen axial verlaufende Rippen (42) angebracht sind.

17. Abgaskamin nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (42) lisenenartig ausgebildet sind, die sich im wesentlichen entlang der axialen Länge des Mantelrohrstückes (14) erstrecken.

18. Abgaskamin nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rippen (42) voneinander in Umfangsrichtung um ca. 50 bis 200 mm beabstandet sind.

19. Abgaskamin nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (42) aus einem lichtemittie­ renden oder lichtreflektierenden Material gebildet oder mit einem solchen Material beschichtet sind.

20. Abgaskamin nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Mantelrohrstück (14) aus Edel­ stahl besteht.