EP0711954A2 - Luft/Abgas-Schornstein - Google Patents
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- EP0711954A2 EP0711954A2 EP95117735A EP95117735A EP0711954A2 EP 0711954 A2 EP0711954 A2 EP 0711954A2 EP 95117735 A EP95117735 A EP 95117735A EP 95117735 A EP95117735 A EP 95117735A EP 0711954 A2 EP0711954 A2 EP 0711954A2
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- F23J13/02—Linings; Jackets; Casings
- F23J13/025—Linings; Jackets; Casings composed of concentric elements, e.g. double walled
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- F23J2211/10—Balanced flues (combining air supply and flue gas exhaust)
- F23J2211/101—Balanced flues (combining air supply and flue gas exhaust) with coaxial duct arrangement
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- F23J2213/00—Chimneys or flues
- F23J2213/30—Specific materials
- F23J2213/304—Specific materials ceramic
Definitions
- the invention relates to an air / exhaust gas chimney with the features according to the preamble of claim 1.
- Air / exhaust chimneys of the type specified above are known (cf. DE-U 77 06 857, DE-A 35 39 311).
- the fresh air entering the chimney head flows in countercurrent to the exhaust gas flow discharged inside the exhaust pipe, the fresh air being heated by heat exchange with the warm pipe wall of the exhaust pipe. This enables waste heat to be recovered and thus saves energy.
- the object of the invention is therefore to provide an air / exhaust chimney of the type mentioned, which allows an improvement in thermal efficiency, especially in connection with condensing systems.
- the ribs provided on the outer surface of the exhaust pipe can be varied within wide limits with regard to their design and their course in order to achieve increased heat transfer.
- a preferred design provides that the ribs run axially parallel to the longitudinal axis of the exhaust pipe on its outer surface.
- the radial extension and the number of fins is largely determined by a compromise regarding the sensitivity to breakage when handling the exhaust pipe and by the type of manufacture. It has been shown that a large number of relatively little protruding ribs, which give the outer surface of the exhaust pipe the impression of a corrugation, result in a significant increase in heat transfer in comparison with a smooth pipe wall.
- the exhaust pipes proposed here can be made from the conventional materials. However, preference is given to ceramic exhaust pipes which, when produced by means of isostatic pressing, give the fins a very wide range of design freedom. While e.g. in the case of ceramic tubes produced by the extrusion process, the fins can only run axially parallel to the pressing direction, the isostatic pressing also allows the described oblique course of the fins with respect to the tube axis.
- the exhaust pipe is expediently constructed in the usual form by individual pipe sections.
- Advantageous here are pipe sections with sleeves provided at one end, which are joined together by means of the plug connection allow.
- the pipe cross-section can be round or square.
- the part of an air / exhaust chimney shown in FIG. 1 has a chimney jacket constructed from a number of casing stones 1, in the shaft 2 of which an exhaust pipe composed of individual pipe sections 3 is arranged concentrically. At least on some of the pipe sections 3, metal strips 4 are attached to the outer surface thereof, from which spacers 5 extend obliquely outwards.
- the spacers 5 (four pieces per metal strip in the exemplary embodiment shown) serve to hold the exhaust pipe concentrically in the shaft 2, but at the same time not to hinder relative thermal expansion.
- connection of the exhaust pipe built up by the pipe sections 3 to the heating systems to be supplied in each case and their connection to the fresh air duct 2 are sufficiently known and do not require any further explanation here.
- the exhaust pipe is formed by relatively thin-walled ceramic pipe sections 3, which are produced by isostatic pressing. They each have a sleeve 6 at one end, in which in each case the other end of the next pipe section can be inserted. A gas tightness at the plug connection can be achieved with putty.
- the outer surface of the tube sections 3 has a multiplicity of ribs 7, which in the present exemplary embodiment lie closely next to one another and have a triangular cross section.
- the free edges of the triangular cross section can be flattened or rounded, in contrast to the illustration in FIG. 3.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Luft/Abgas-Schornstein mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Luft/Abgas-Schornsteine der vorstehend angegebenen Art sind bekannt (vgl. DE-U 77 06 857, DE-A 35 39 311). Bei diesen bekannten Schornsteinen strömt die am Kaminkopf eintretende Frischluft im Gegenstrom zu dem im Inneren des Abgasrohres abgeführten Abgasstrom, wobei die Frischluft durch Wärmetausch mit der warmen Rohrwandung des Abgasrohres erwärmt wird. Das ermöglicht einen Rückgewinn der Abwärme und damit eine Energieeinsparung.
- Im allgemeinen ist eine vorzeitige Abkühlung des Rauch- oder Abgases im Inneren des Abgasrohres deshalb nicht erwünscht, weil durch eine entsprechende Unterschreitung des Taupunktes eine beträchtliche Kondensatbildung auftreten kann, die eine Entsorgung des Kondensats notwendig macht. Auch wird durch eine übermässige Abkühlung des Abgases dessen Strömungsgeschwindigkeit im Abgasrohr zu sehr herabgesetzt. Eine Rückgewinnung der Abwärme aus dem Abgas sollte daher bei Schornsteinen im allgemeinen in bestimmten Grenzen gehalten werden.
- Andere Verhältnisse gelten jedoch in Fällen, in denen ein Luft/Abgas-Schornstein zur Abführung des Abgases von Brennwertanlagen dient, die in der Regel gasbefeuert sind und bei denen vor allem das Abgas aus den Heizanlagen mit einem über dem Atmosphärendruck liegenden Druck in das Abgasrohr eingefördert wird. Unter diesen Verhältnissen wird allein durch den Überdruck eine verhältnismässig hohe Strömungsgeschwindigkeit des Abgases im Abgasrohr gewährleistet, durch die das Abgas einwandfrei aus dem Schornstein abgefördert wird. Darüber hinaus ist die Zusammensetzung ggf. doch auftretenden Kondensats aufgrund der Wahl des Brennstoffes erheblich weniger aggressiv und wirkt daher nicht in dem üblichen Ausmaß störend.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Luft/Abgas-Schornstein der genannten Art zu schaffen, der vor allem in Verbindung mit Brennwertanlagen eine Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades erlaubt.
- Dies wird durch die Gestaltung gemäß Anspruch 1 erreicht.
- Aufgrund der geschilderten Gegebenheiten bei Brennwertanlagen ist es möglich, die Grenzen für die Rückgewinnung der Abwärme aus den Abgasen erheblich weiter als bisher zu ziehen. Durch die erhöhte Rückgewinnung der Abwärme kann daher der Energiehaushalt verbessert werden. Eine erhöhte Rückgewinnung bei dem erfindungsgemässen Schornstein ist dadurch möglich, daß infolge der Vergrösserung der wärmeübertragenden Umfangsfläche des Abgasrohres ein intensiverer Wärmeübergang an die Frischluft stattfindet.
- Die an der Außenfläche des Abgasrohres vorgesehenen Rippen können zur Erzielung des erhöhten Wärmeübergangs bezüglich ihrer Gestaltung und ihres Verlaufes in weiten Grenzen variiert werden. Eine bevorzugte Gestaltung sieht vor, daß die Rippen achsparallel zur Längsachse des Abgasrohres auf dessen Außenfläche verlaufen. Die radiale Erstreckung und die Anzahl der Rippen ist weitgehend durch einen Kompromiß bezüglich der Bruchempfindlichkeit bei der Handhabung des Abgasrohres und durch die Herstellungsart bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß eine Vielzahl verhältnismässig wenig vorspringender Rippen, die der Außenfläche des Abgasrohres den Eindruck einer Riefung vermitteln, eine deutliche Erhöhung des Wärmeüberganges im Vergleich mit einer glatten Rohrwandung ergeben. Jedoch sind auch radial weiter vorspringende Rippen in geringerer Anzahl wirkungsvoll und auch noch verhältnismässig wenig bruchgefährdet, wenn ihre Dicke entsprechend grösser ist. Der Abstand benachbarter Ripppen voneinander muß dabei so gewählt sein, daß zwischen den benachbarten Rippen auch eine Strömung stattfindet, die den angestrebten Wärmeübergang ergibt.
- Zur Steigerung des Wärmeübergangs kann auch daran gedacht werden, in einem gewissen Maß im Bereich der Rippen eine Turbulenz der Luftströmung zu bewirken. Das kann durch eine Quer- oder Schräganordnung der Rippen relativ zu der Frischluftströmung erreicht werden. Von Vorteil hierbei erweist sich ein schraubenförmiger Verlauf der zueinander parallelen Rippen aufdem Außenumfang des Abgasrohres.
- Die hier vorgeschlagenen Abgasrohre können aus den herkömmlichen Materialien hergestellt sein. Bevorzugt werden jedoch Keramik-Abgasrohre, die bei Herstellung im Wege des isostatischen Pressens eine sehr weitgehende Gestaltungsfreiheit für die Rippen ergeben. Während z.B. bei im Strangpreßverfahren hergestellten Keramikrohren die Rippen nur achsparallel zur Preßrichtung verlaufen können, erlaubt das isostatische Pressen auch den geschilderten Schrägverlauf der Rippen bezüglich der Rohrachse.
- Zweckmässigerweise ist das Abgasrohr in der üblichen Form durch einzelne Rohrabschnitte aufgebaut. Von Vorteil hierbei sind Rohrabschnitte mit an einem Ende vorgesehenen Muffen, die ein Zusammenfügen im Wege der Steckverbindung erlauben. Der Rohrquerschnitt kann rund oder viereckig sein.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil eines Schornsteins, bei dem ein Abgasrohr nach der Erfindung eingesetzt ist;
- Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und
- Fig. 3 in gegenüber Fig. 2 vergrössertem Maßstab einen Teil-Querschnitt des Abgasrohres.
- Der in Fig. 1 dargestellte Teil eines Luft/Abgas-Schornsteins weist einen aus einer Anzahl von Mantelsteinen 1 aufgebauten Kaminmantel auf, in dessen Schacht 2 ein aus einzelnen Rohrabschnitten 3 aufgebautes Abgasrohr konzentrisch angeordnet ist. Zumindest an einigen der Rohrabschnitte 3 sind an deren Außenfläche Metallbänder 4 befestigt, von denen aus sich Distanzhalter 5 schräg nach außen erstrecken. Die Distanzhalter 5 (in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier Stück je Metallband) dienen dazu, das Abgasrohr konzentrisch in dem Schacht 2 zu halten, zugleich aber Relativ-Wärmedehnungen nicht zu behindern.
- Der Anschluß des durch die Rohrabschnitte 3 aufgebauten Abgasrohres an die jeweils zu versorgenden Heizanlagen und deren Verbindung mit dem Frischluftkanal 2 sind hinreichend bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erläuterung.
- In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Abgasrohr durch relativ dünnwandige keramische Rohrabschnitte 3 gebildet, die durch isostatisches Pressen hergestellt sind. Sie weisen an einem Ende jeweils eine Muffe 6 auf, in welche jeweils das andere Ende des nächstfolgenden Rohrabschnittes einsteckbar ist. Eine Gasdichtheit an der Steckverbindung kann durch Kitt erzielt sein.
- Wie sich aus Fig. 3 ergibt und in Fig. 1 nur örtlich angedeutet ist, weist die Außenfläche der Rohrabschnitte 3 eine Vielzahl von Rippen 7 auf, die in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dicht nebeneinander liegen und einen Dreieck-Querschnitt haben. Die Wandstärke der Rohrabschnitte 3, gemessen zwischen der Innenwandfläche und dem Grund der durch die Rippen 7 gebildeten Rillen, beträgt beispielsweise 7 mm, die Höhe und Breite der Rippen am Rillengrund betragen etwa 3 mm. Aufgrund der dichten Nebeneinanderanordnung der Rippen 7 und der geschilderten Dimensionierung haben die Rohrabschnitte 3 auf ihrer Außenfläche ein gerieftes Aussehen. Wie sich aus Fig. 1 ergibt, erstrecken sich die parallel zu der Längsachse der Rohrabschnitte 3 verlaufenden Rippen 7 zwischen dem Ansatz der Muffe 6 und einer Stelle vor dem gegenüberliegenden Ende des Rohrabschnitts 3, die im gefügten Zustand noch außerhalb der nächstfolgenden Muffe 6 liegt.
- Um die Bruchgefährdung der Rippen 7 bei der Handhabung auf dem Bau zu verringern, können die freien Kanten des Dreieck-Querschnitts, abweichend von der Darstellung in Fig. 3, abgeflacht oder gerundet ausgebildet werden.
Claims (6)
- Luft/Abgas-Schornstein für Brennwert-Anlagen, mit einem Abgasrohr (3), das in einem den Zuluftkanal (2) bildenden Schacht des Schornsteins mit Abstand von der Schachtwand angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Außenumfang des Abgasrohres (3) Rippen (7) ausgebildet sind. - Schornstein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rippen (7) parallel zur Längsachse des Abgasrohres (3) verlaufen. - Schornstein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rippen (7) schraubenförmig auf der Umfangsfläche des Abgasrohres verlaufen. - Schornstein nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rippen quer zur Längsachse des Abgasrohres verlaufen. - Schornstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rippenquerschnitt dreieckig oder viereckig ist. - Schornstein nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die freien Kanten der Rippen gerundet sind.
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