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Einrichtung zur Zugerhöhung im Schornstein Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur Zugerhöhung im Schornstein.
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Schornsteine für Fabriken, Kraftwerke usw. wurden bisher ohne viel
Rücksicht auf geringe Strömungsverluste entworfen. Die Strömungsverluste bewirken
eine Verminderung des Zuges und erfordern daher zu ihrer Kompensation entweder eine
größere Bauhöhe des Schornsteins oder zusätzlichen Leistungsaufwand für maschinellen
Saugzug. Besonders hohe Zugverluste entstehen bei der Einleitung des Rauchgases
aus den im wesentlichen horizontal verlaufenden Rauchgaskanälen in den Schornsteinschaft,
da hier die Umlenkung des Gasstrornes in die Senkrechte vorgenommen wird, ohne daß
entsprechende Flächen vorhanden sind, die die aerodynamischen Kräfte aufnehmen können,
durch die aus statischen Gründen und zur Verminderung der Baukosten nötige Verjüngung
des lichten Schornsteinquerschnittes nach oben zu, die eine Beschleunigung des Gasstrornes
nach dem Schornsteinaustritt hin und damit ebenfalls einen Druckabfall erzeugt.
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Diese -Nachteile werden bei dem l:rfiridurrgsgegenstand durch die
Kombination von tangential in den Schornstein einmündendem Rauchgaskanal bzw. einrnündenden
Rauchgaskanälen und auf den Schornstein aufgesetztem Diffusoraufsatz vermieden.
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Erfindungsgemäß münden die von den Kesseln kommenden Rauchgaskanäle
tangential in den Schornsteinschaft ein, gleichgültig ob nur ein Kanal oder mehrere
vorhanden sind. Schon durch diese Maßnahme werden die U mlenkverluste merklich herabgesetzt,
da der Abgasstrom nicht gegen
eine Wand prallt, sondern sich am
Schornsteinmantel führen kann. Es bildet sich eine nach oben gerichtete Drallströmung
aus, d. h. das Gas dreht sich bei der Bewegung nach oben um die Schornsteinachse.
Außerdem erweitert sich erfindungsgemäß der freie Schornsteinquerschnitt an der
Schornsteinspitze wieder dadurch, daß dort ein kegelförmiger Diffusor aufgesetzt
ist. Dieser Diffusor kann aus dem gleichen Material wie der Schornstein hergestellt
oder in anderer Bauweise ausgeführt sein. Der Endquerschnitt des Schornsteins ist
also größer, als er ohne diesen Diffusor wäre. Dadurch wird die axiale Geschwindigkeitskomponente
nach der Kontinuitätsgleichung und die Umfangskomponente nach dem Flächensatz verkleinert.
Beides bewirkt nach der Bernoullischen Gleichung einen Druckrückgewinn, also eine
Zugverstärkung. Für diese Wirkung ist die Vereinigung der die Drallströmung erzeugenden
Gasführung mit der Diffusoranordnung nötig. Wäre nur ein Diffusor vorhanden, ohne
daß die Drallströmung zur Anwendung käme, so wäre der Diffusor fast unwirksam, da
sich die Strömung in demselben ablösen würde, weil der Eintritt des Gasstromes in
den Diffusor mit der dicken, im Schornstein angelaufenen Grenzschicht erfolgen würde.
Der Drall verdrängt die Grenzschicht von der Schornsteinwand ins Innere.
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Weiter läßt sich die Einrichtung dadurch verbessern, daß die Umlenkung
des Gases am Schornsteineintritt durch besondere Leitflächen erleichtert wird, auf
die sich die erforderlichen Strömungskräfte verteilen. Diese sind nach bekannten
strömungstechnischen Regeln so auszuführen, daß der Rauchgasstrom nach seinem ersten
Umlauf im Schornstein so viel Höhe gewonnen hat, daß er über die Eintrittsöffnung
des Rauchgaskanals hinweggeht, also nicht mit dem eintretenden Rauchgasstrom zusammenstößt.
Das gilt für den Fall, daß nur ein Rauchgaskanal in den Schornstein einmündet. Sind
mehrere Einmündungen vorhanden, so müssen die Leitflächen so angeordnet werden,
daß jeder Strom schon über die nächste Einmündung hinwegfließt. Diese Umlenkung
kann mit schraubenförmigen Leitflachen oder durch einzelne Schaufeln oder durch
Schaufeln in Gitteranordnung erfolgen.
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Eine Drallströmung, wie sie im Schornstein zustande kommt, bildet
bekanntlich einen Kern aus, der nicht durchflossen ist, weil die Strömungsgeschwindigkeit
im Mittelpunkt nicht unendlich groß sein kann, wie es die reibungsfreie Drallströmung
verlangt. Man kann also ohne Nachteile für die Strömung im Innern des Schornsteins
einen konzentrischen zylindrischen oder kegeligen Körper einbauen, der massiv oder
hohl ausgeführt sein kann. Seine Höhe kann gleich oder geringer sein als die Schornsteinhöhe.
Dieser Kern kann als Träger für die Leitflächen oder Umlenkschaufeln oder in sonstiger
Weise nutzbar gemacht werden.
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Auf der Zeichnung sind acht Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt: Abb. i zeigt einen Querschnitt eines Schornsteins a ohne Kern mit einem
tangential eintretenden Rauchkanal b, Abb. 2 einen Querschnitt eines Schornsteins
a mit zwei tangential eintretenden Rauchkanälen b. Abb. 3 zeigt einen Längsschnitt
durch einen Schornstein a mit Rauchkanal b und Diffusor c, Abb. 4 eine Abwicklung
des Fußteils eines Schornsteins a mit Rauchkanal b und schraubenförmiger Leitfläche
d und Abb. 5 eine Abwicklung des Fußteils eines Schornsteins a mit Rauchkanälen
b und gitterförmig angeordneten Leitschaufeln e. Der aus der untersten Leitschaufel
aufsteigende Strom fließt über die Eintrittshöhe des Kanals b hinweg.
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Abb. 6 zeigt eine Abwicklung wie Abb. 5, jedoch sind die Schaufeln
e so angeordnet, daß der Drall geringer ist als bei Abb. 5 ; Abb. 7 zeigt einen
Blick von oben in einen Schornstein a mit zwei tangential einmündenden Rauchkanälen
b, gitterförmig angeordneten Leitschaufeln e und einem hohlen Kern
f. Die Leitschaufeln sind am Kern und am Schornsteinumfang befestigt. Die
inneren Wände der Rauchgaskanäle sind bis an den Kern herangeführt.
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Abb. 8 zeigt einen Längsschnitt durch einen Schornstein a und Diffusor
c und einen tangential einmündenden Rauchkanal b, dessen innere Wand bis an den
Innenkern f herangeführt ist, dessen Höhe gleich der Eintrittshöhe des Rauchgaskanals
gewählt ist.