EP0662587A2 - Top for chimney or ventilating shaft - Google Patents
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- EP0662587A2 EP0662587A2 EP94810758A EP94810758A EP0662587A2 EP 0662587 A2 EP0662587 A2 EP 0662587A2 EP 94810758 A EP94810758 A EP 94810758A EP 94810758 A EP94810758 A EP 94810758A EP 0662587 A2 EP0662587 A2 EP 0662587A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L17/00—Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues
- F23L17/02—Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues
Definitions
- the invention relates to a chimney or ventilation pipe attachment with a disc-shaped plate arranged at a distance above the chimney or pipe outlet opening.
- a chimney cap of this type is already known from DE-A 1 138 502, the top plate of this cap being designed as a closed biconvex lens.
- this chimney cap has the disadvantage that it causes a substantial increase in the negative pressure prevailing in the chimney pipe when the wind is blowing, which is extremely undesirable in today's oil and gas heating systems, since high negative pressures in the chimney cause large volume flows in the latter and in combination with strongly varying negative pressures in the chimney pipe have an unfavorable effect on the efficiency of the heating system connected to the latter.
- the object of the present invention is in particular the creation of a chimney or ventilation pipe attachment, which does not have the above-mentioned serious disadvantage, that is to say that in the case of an extremely high insensitivity to wind flow over as large an inflow area as possible, a vacuum which is as constant as possible and thus a constant volume flow is achieved in the chimney, the vacuum present being said to be approximately the same as that of normal flow of the chimney without the attachment.
- the chimney cap shown in FIGS. 1 and 2 represents the simplest embodiment of a cap according to the invention.
- a disk-shaped cover plate 1 is arranged at a distance h from a base plate 3 fastened to the chimney head 2, the cover plate 1 being connected to the base plate 3 via supports 4.
- the cover plate 1 is provided in the extension of the longitudinal axis 5 of the chimney outlet opening 6 with a central or through opening 7, both openings 6 and 7 being provided with a flanged edge 8 each for further dampening of the chimney.
- the pressure coefficients c p are plotted as a function of the wind inflow angle ⁇ for a chimney without a chimney cap.
- FIG. 4 shows the pressure coefficients c p as a function of the inflow angle ⁇ in the case of an outside chimney with a chimney cap according to FIGS. 1 and 2 under otherwise identical test conditions.
- this chimney cap represents a venturi nozzle which is open on all sides, but with the essential difference that a passage opening 7 is provided in the lenticular cover plate 1 in the direction of the longitudinal chimney pipe axis 5.
- this passage opening 7 is rounded off in a widening manner so that, when there is an inflow from above, the air entering this opening 7 is deflected laterally under the influence of the Coanda effect, thereby further improving the insensitivity to wind flow.
- the maximum flow angle ⁇ at which no backflow occurs in the chimney is approximately -85 °, and that at relatively constant and relatively low c p values.
- a drip edge 11 is provided along the outer circumference of the perforated biconvex lens 1, and a drip bead 12 is provided on the underside of this lens 1 in the region of the passage opening 7, the latter running along a diameter that is larger than the diameter which is the flanged edge 8 surrounding the passage opening 6 in the base plate 3.
- the perforated lenticular body 1 is hollow, then it may be expedient to connect the drip bead 12 to the interior of this cavity via bores in the downwardly curved lens wall in order to enable an unimpeded drainage of any condensed water from the interior of this hollow body.
- the chimney cap according to DE-A-1 138 502 mentioned at the outset was designed in such a way that it caused a significant increase in the negative pressure prevailing in the chimney compared to a chimney without a chimney cap in order to reliably prevent backflow in the chimney under all inflow conditions was therefore also named as a suction head.
- the maximum c p values for a chimney cap according to DE-A-1 138 502 are at least twice as high.
- the set goal with regard to the negative pressure and the associated volume flows in the chimney are achieved according to the invention; the exit velocity of the exhaust gases from the chimney is approx. 2 m / s, which corresponds to the measurements on a chimney with a diameter of 15 cm at full load of the heating system and an exhaust gas temperature at the boiler of approx. 160 ° C.
- the side length of this cross section is equated to the diameter D 1 of a round chimney cross section.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Schornstein- oder Lüftungsrohraufsatz mit einer mit Abstand oberhalb der Schornstein- bzw. Rohraustrittsöffnung angeordneten scheibenförmigen Platte.The invention relates to a chimney or ventilation pipe attachment with a disc-shaped plate arranged at a distance above the chimney or pipe outlet opening.
Aus der DE-A 1 138 502 ist ein Schornsteinaufsatz dieser Art bereits bekannt, wobei bei diesem Aufsatz die Deckplatte als geschlossene bikonvexe Linse ausgebildet ist. Dieser Schornsteinaufsatz weist jedoch den Nachteil auf, dass er bei Windansatrömung je nachdem eine wesentliche Erhöhung des im Kaminrohr herrschenden Unterdruckes bewirkt, was bei den heutigen Öl- und Gasheizungsanlagen jedoch äusserst unerwünscht ist, da hohe Unterdrücke im Schornstein grosse Voluminaströme in letzterem bewirken und in Kombination mit stark variierenden Unterdrücken im Kaminrohr sich ungünstig auf den Wirkungsgrad der mit letzterem verbundenen Heizungsanlage auswirken.A chimney cap of this type is already known from DE-A 1 138 502, the top plate of this cap being designed as a closed biconvex lens. However, this chimney cap has the disadvantage that it causes a substantial increase in the negative pressure prevailing in the chimney pipe when the wind is blowing, which is extremely undesirable in today's oil and gas heating systems, since high negative pressures in the chimney cause large volume flows in the latter and in combination with strongly varying negative pressures in the chimney pipe have an unfavorable effect on the efficiency of the heating system connected to the latter.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Schaffung eines Schornstein- oder Lüftungsrohraufsatzes, welcher den vorangehend angeführten gravierenden Nachteil nicht aufweist, das heisst bei dem bei einer äusserst grossen Windanströmunempfindlichkeit über einen möglichst grossen Anströmbereich ein möglichst konstanter Unterdruck und damit ein konstanter Volumenstrom im Schornstein erzielt wird, wobei der dabei vorliegende Unterdruck etwa gleich gross sein soll wie bei Normalanströmung des Schornsteins ohne den Aufsatz.The object of the present invention is in particular the creation of a chimney or ventilation pipe attachment, which does not have the above-mentioned serious disadvantage, that is to say that in the case of an extremely high insensitivity to wind flow over as large an inflow area as possible, a vacuum which is as constant as possible and thus a constant volume flow is achieved in the chimney, the vacuum present being said to be approximately the same as that of normal flow of the chimney without the attachment.
Diese Aufgabe wird bei einem Schornstein- oder Lüftungsrohraufsatz der eingangs genannten Art erfindungsgemäss nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in a chimney or ventilation pipe attachment of the type mentioned according to the characterizing part of
Vorteilhafte Weiterausgestaltungen des erfindungsgemässen Schornstein- oder Lüftungsrohraufsatzes sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 11.Advantageous further developments of the chimney or ventilation pipe attachment according to the invention are the subject of
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1
- schematisch einen Vertikalschnitt durch eine erste beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen, auf einem Schornsteinkopf aufgesetzten Aufsatzes;
- Fig. 2
- einen Grundriss des in
Figur 1 dargestellten Aufsatzes; - Fig. 3
- den Druckbeiwert cp in Abhängigkeit des Anströmwinkels bei einem Schornstein ohne einen Aufsatz;
- Fig. 4
- den Druckbeiwert cp in Abhängigkeit des Anströmwinkels bei einem Schornstein mit einem Aufsatz gemäss den
Figuren 1 und 2; - Fig. 5
- schematisch einen Vertikalschnitt durch eine zweite beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen, auf einem Schornsteinkopf aufgesetzten Aufsatzes;
- Fig. 6
- einen Grundriss des in
Figur 5 dargestellten Aufsatzes; - Fig. 7
- schematisch einen Vertikalschnitt durch eine dritte beispielsweise Ausführungsform eines erfindungsgemässen, auf einen Schornsteinkopf aufgesetzten Aufsatzes; und
- Fig.8
- einen Grundriss des in Fig. 7 dargestellten Aufsatzes.
- Fig. 1
- schematically a vertical section through a first example embodiment of an attachment according to the invention, placed on a chimney cap;
- Fig. 2
- a floor plan of the essay shown in Figure 1;
- Fig. 3
- the pressure coefficient c p as a function of the flow angle for a chimney without an attachment;
- Fig. 4
- the pressure coefficient c p as a function of the inflow angle in a chimney with an attachment according to Figures 1 and 2;
- Fig. 5
- schematically shows a vertical section through a second example embodiment of an attachment according to the invention, placed on a chimney cap;
- Fig. 6
- a floor plan of the essay shown in Figure 5;
- Fig. 7
- schematically shows a vertical section through a third example embodiment of an attachment according to the invention, placed on a chimney cap; and
- Fig. 8
- a floor plan of the article shown in Fig. 7.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte Schornsteinaufsatz stellt die einfachste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Aufsatzes dar.The chimney cap shown in FIGS. 1 and 2 represents the simplest embodiment of a cap according to the invention.
Bei dieser Ausführungsform ist eine scheibenförmige Abdeckplatte 1 im Abstand h von einer auf dem Kaminkopf 2 befestigten Grundplatte 3 angeordnet, wobei die Abdeckplatte 1 über Stützen 4 mit der Grundplatte 3 verbunden ist.In this embodiment, a disk-
Die Abdeckplatte 1 ist in Verlängerung der Längsaxe 5 der Schornsteinaustrittsöffnung 6 mit einer Mittel- oder Durchtrittsöffnung 7 versehen, wobei beide Öffnungen 6 und 7 zur weiteren Herabsetzung einer Durchfeuchtung des Kamins mit je einer Bördelkante 8 versehen sind.The
Die Schornsteinmündung 6 und die Durchtrittsöffnung 7 ragt bei diesem Ausführungsbeispiel um ein Mass b im Bereich von O,O7 bis O,14·D₁ gebördelt über die Abdeckplatte 3 bzw die Platte 1 hinaus, und ferner wurden folgende Dimensionierungskriterien eingehalten, die alle auf D₁ bezogen werden:
- D
- = 2,43 · D₁
- D₁
- = Schornsteindurchmesser bzw. hydraulischer Rohrdurchmesser.
- h
- = O,534 · D₁, wobei mit der Veränderung von h der Volumenstrom und der Druckbeiwert cp verändert werden kann.
- D₂
- = O,6 · D₁, wobei bei Vergrösserung von D₂ der kritische Anströmwinkel sich verkleinert.
- D
- = 2.43 · D₁
- D₁
- = Chimney diameter or hydraulic pipe diameter.
- H
- = O, 534 · D₁, with the change in h the volume flow and the pressure coefficient c p can be changed.
- D₂
- = O, 6 · D₁, the critical angle of attack decreasing when D₂ is increased.
In Figur 3 sind die Druckbeiwerte cp in Abhängigkeit des Windanströmwinkels α bei einem Schornstein ohne Schornsteinaufsatz aufgetragen.In FIG. 3, the pressure coefficients c p are plotted as a function of the wind inflow angle α for a chimney without a chimney cap.
Dabei gilt für den Druckbeiwert cp :
wobei
- P₁
- = atmosphärischer Umgebungsdruck
- P₂
- = Druck im Schornsteinrohr
- q
- = Staudruck des Windes
in which
- P₁
- = atmospheric ambient pressure
- P₂
- = Pressure in the chimney pipe
- q
- = Dynamic pressure of the wind
Figur 4 zeigt die Druckbeiwerte cp in Abhängigkeit des Anströmwinkels α bei einem aussen eckigen Schornstein mit einem Schornsteinaufsatz gemäss den Figuren 1 und 2 bei ansonsten gleichen Prüfbedingungen.FIG. 4 shows the pressure coefficients c p as a function of the inflow angle α in the case of an outside chimney with a chimney cap according to FIGS. 1 and 2 under otherwise identical test conditions.
Wie aus diesen Diagramm ersichtlich, wird bei Verwendung dieses Schornsteinaufsatzes der maximale Anströmwinkel bei dem noch keine Rückströmung auftritt, auf bis etwa -70° vergrössert, und zwar bei wesentlich geringeren Druckbeiwerten cp.As can be seen from this diagram, when using this chimney cap, the maximum angle of flow at which no backflow occurs yet is increased to approximately -70 °, and at significantly lower pressure coefficients c p .
Zusätzlich wird bei Verwendung dieses Schornsteinaufsatzes die Gefahr einer Durchfeuchtung des Kamins durch Schlagregen wesentlich herabgesetzt.In addition, the risk of moisture in the chimney due to driving rain is significantly reduced when using this chimney cap.
Eine weitere Verbesserung der Windanströmunempfindlichkeit kann mit einer Ausführungsform eines Schornsteinaufsatzes gemäss den Figuren 5 und 6 erreicht werden, wobei für den Radius r der konvexen Oberfläche 1O der Wert r=3,65 · D₁ und für die übrigen Dimensionierungen die gleichen Verhältniswerte wie bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel angenommen wurden.A further improvement in insensitivity to wind flow can be achieved with an embodiment of a chimney cap according to FIGS. 5 and 6, the value r = 3.65 ·
Eine nochmalige Verbesserung der Windanströmunempfindlichkeit kann mit einer Ausführungsform gemäss den Figuren 7 und 8 erreicht werden, wobei bei dieser Ausführungsform die Abdeckplatte 1 die Form einer durchbrochenen bikonvexen Linse aufweist, und für den Radius r = 3,65 · D₁ angenommen wurde.A further improvement in the insensitivity to wind flow can be achieved with an embodiment according to FIGS. 7 and 8, in which case the
Dieser Schornsteinaufsatz stellt im Prinzip eine allseits offene Venturidüse dar, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, dass in der linsenförmigen Abdeckplatte 1 in Richtung der Schornsteinrohrlängsaxe 5 eine Durchtrittsöffnung 7 vorgesehen ist.In principle, this chimney cap represents a venturi nozzle which is open on all sides, but with the essential difference that a
Ausserdem ist diese Durchtrittsöffnung 7 wie aus Figur 7 deutlich ersichtlich, nach unten sich erweiternd ausgerundet, so dass bei einer Anströmung von oben die in diese Öffnung 7 eintretende Luft unter dem Einfluss des Coandaeffektes seitlich abgelenkt wird und dadurch eine weitere Verbesserung der Windanströmunempfindlichkeit bewirkt.In addition, this
Bei Windstille bewirkt diese Erweiterung der Durchtrittsöffnung 7 für die nach oben austretenden Abgase, eine Verringerung des Strömungwiderstandes.When there is no wind, this widening of the
Bei einer solchen Ausführungsform liegt der maximale Anströmwinkel α bei dem noch keine Rückströmung im Schornstein auftritt, wie Versuche gezeigt haben, bei etwa -85°, und zwar bei relativ konstanten und relativ niedrigen cp-Werten.In such an embodiment, the maximum flow angle α at which no backflow occurs in the chimney, as tests have shown, is approximately -85 °, and that at relatively constant and relatively low c p values.
Längs dem Aussenumfang der durchbrochenen bikonvexen Linse 1 ist, wie aus Figur 7 ersichtlich, eine Abtropfkante 11, und auf der Unterseite dieser Linse 1 im Bereich der Durchtrittsöffnung 7 eine Abtropfsicke 12 vorgesehen, wobei die letztere längs einem Durchmesser verläuft, der grösser als der Durchmesser der die Durchtrittsöffnung 6 in der Grundplatte 3 umgebenden Bördelkante 8 ist.As shown in FIG. 7, a
Wenn der durchbrochene linsenförmige Körper 1 hohl ausgebildet ist, dann kann es zweckmässig sein, die Abtropfsicke 12 über Bohrungen in der nach unten gewölbten Linsenwandung mit dem Innern dieses Hohlraumes zu verbinden um einen ungehinderten Abfluss von allfälligem Kondenswasser aus dem Innern dieses Hohlkörpers zu ermöglichen.If the perforated
Der Schornsteinaufsatz gemäss der eingangs angeführten DE-A- 1 138 502 wurde damals so konzipiert, dass er bei Windanströmung eine wesentliche Vergrösserung des im Schornstein herrschenden Unterdruckes gegenüber einem Schornstein ohne Schornsteinaufsatz bewirkte, um bei allen Anströmbedingungen eine Rückströmung im Schornstein sicher zu vermeiden, und wurde daher auch als Saugkopf benannt.The chimney cap according to DE-A-1 138 502 mentioned at the outset was designed in such a way that it caused a significant increase in the negative pressure prevailing in the chimney compared to a chimney without a chimney cap in order to reliably prevent backflow in the chimney under all inflow conditions was therefore also named as a suction head.
Da jedoch hohe Unterdrücke im Schornstein und die damit zwangsweise verbundenen grossen Voluminaströme im Schornstein sich äusserst ungünstig auf dem Wirkungsgrad einer angeschlossenen Heizungsanlage auswirken, wird nun ein Schornsteinaufsatz vorgeschlagen, welcher unter Beibehaltung einer äusserst grossen Windanströmunempfindlichkeit den Nachteil hoher Unterdrücke bzw. grosser Voluminaströme im Schornstein nicht aufweist, und bei Änderung des Windanströmwinkels über einen grossen Winkelbereich annähernd gleiche Volumenströme im Schornstein bewirkt.However, since high negative pressures in the chimney and the associated large volume flows in the chimney have an extremely unfavorable effect on the efficiency of a connected heating system, a chimney cap is now proposed which, while maintaining an extremely high insensitivity to wind flow, does not have the disadvantage of high negative pressures or large volume flows in the chimney has, and when changing the wind flow angle over a large angular range causes approximately the same volume flows in the chimney.
Die Druckbeiwerte liegen bei Verwendung des erfindungsgemässen Aufsatzes im Schornstein bei cp = O,25 bis O,4. Im Gegensatz dazu liegen die maximalen cp-Werte bei einem Schornsteinaufsatz gemäss der DE-A-1 138 502 mindestens doppelt so hoch.When using the attachment according to the invention in the chimney, the pressure coefficients are c p = 0.25 to 0.4. In contrast to this, the maximum c p values for a chimney cap according to DE-A-1 138 502 are at least twice as high.
Bei einem erfindungsgemässen Schornsteinaufsatz können die Unterdruckbeiwerte verglichen mit denjenigen eines Schornsteinaufsatzes gemäss der DE-A- 1 138 502 von cp = 2 auf einen Wert cp = O,2 bis O,4 bei Auftreten eines Teilvolumenstromes gesenkt wertden. Damit wird das gesetzte Ziel bezüglich des Unterdruckes und der damit zwangsweise verbundenen Volumenströme im Schornstein erfindungsgemäss erreicht; die Austrittsgeschwindigkeit der Abgase aus dem Schornstein liegen dabei bei ca. 2m/s, was den Messungen an einem Schornstein mit 15cm Durchmesser bei Vollast der Heizungsanlage und einer Abgastemperatur am Kessel von ca. 160°C entspricht.In a chimney cap according to the invention, the Vacuum coefficients compared to those of a chimney cap according to DE-A-1 138 502 are reduced from c p = 2 to a value c p = 0.2 to 0.4 when a partial volume flow occurs. In this way, the set goal with regard to the negative pressure and the associated volume flows in the chimney are achieved according to the invention; the exit velocity of the exhaust gases from the chimney is approx. 2 m / s, which corresponds to the measurements on a chimney with a diameter of 15 cm at full load of the heating system and an exhaust gas temperature at the boiler of approx. 160 ° C.
Bei der Dimensionierung des erfindungsgemässen Schornsteinaufsatzes für einen rechteckförmigen Schornsteinquerschnitt wird die Seitenlänge dieses Querschnittes dem Durchmesser D₁ eines runden Schornsteinquerschnittes gleichgesetzt.When dimensioning the chimney cap according to the invention for a rectangular chimney cross section, the side length of this cross section is equated to the
Claims (13)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH80/94 | 1994-01-11 | ||
CH8094A CH687834A5 (en) | 1994-01-11 | 1994-01-11 | Chimney or Lueftungsrohraufsatz. |
Publications (2)
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EP0662587A2 true EP0662587A2 (en) | 1995-07-12 |
EP0662587A3 EP0662587A3 (en) | 1996-06-26 |
Family
ID=4178812
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EP94810758A Withdrawn EP0662587A3 (en) | 1994-01-11 | 1994-12-29 | Top for chimney or ventilating shaft. |
Country Status (2)
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EP (1) | EP0662587A3 (en) |
CH (1) | CH687834A5 (en) |
Cited By (2)
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DE102016016074A1 (en) | 2016-04-19 | 2024-05-23 | Jochen Karsch | Chimney attachment for a flue gas or ventilation extractor |
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-
1994
- 1994-01-11 CH CH8094A patent/CH687834A5/en not_active IP Right Cessation
- 1994-12-29 EP EP94810758A patent/EP0662587A3/en not_active Withdrawn
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH687834A5 (en) | 1997-02-28 |
EP0662587A3 (en) | 1996-06-26 |
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