EP0711954B1 - Luft/Abgas-Schornstein - Google Patents

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.

Ein Wärmerückgewinn ist auch bereits bekannt im Zusammenhang mit der Führung des Abgases und der Zuluft eines Brennofens zum Brennen von keramischen Artikeln (FR-A 493 632). Bei diesem Brennofen besteht der Abgaskanal aus keramischen Muffenrohr-Abschnitten, die zur Steigerung des angestrebten Wärmeübergangs an die außen entlang fließende Zuluft mit Rippen versehen sind. Der Abgaskanal verläuft horizontal, so daß mit einer Abstützung der Muffenrohr-Abschnitte über die Rippen gerechnet werden muß. Daraus folgt, daß die Muffenrohr-Abschnitte aus Festigkeitsgründen eine relativ große Wandstärke aufweisen und daß die in nur geringer Anzahl vorgesehenen flügelartigen Rippen verhältnismäßig weit von der Umfangsfläche vorspringen.

Im allgemeinen ist eine vorzeitige Abkühlung des Rauch- oder Abgases im Inneren des Abgasrohres von Luft/Abgas-Schornsteinen 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 möglichst weitgehende Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades erlaubt, ohne daß dadurch eine gesteigerte Bruchgefährdung der für den Aufbau des Rauchrohrs verwendeten keramischen Rohrabschnitte hervorgerufen wird.

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 variiert werden. Eine bevorzugte Gestaltung sieht vor, daß die Rippen achsparallel zur Längsachse des Abgasrohres auf dessen Außenfläche verlaufen. Die geringe radiale Erstreckung und die Vielzahl 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 und verhältnismässig wenig bruchgefährdet sind. Der Abstand benachbarter Rippen voneinander muß aber 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 auf dem Außenumfang des Abgasrohres.

Die hier vorgeschlagenen Abgasrohre sind Keramik-Abgasrohre, die bei einer bevorzugten 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.

Das Abgasrohr ist in der üblichen Form durch einzelne Rohrabschnitte mit an einem Ende vorgesehenen Muffen aufgebaut, 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)

1. Luft/Abgas-Schornstein für mit niedriger Abgastemperatur arbeitende Heizanlagen, mit einem Abgasrohr, das in einem den Zuluftkanal (2) bildenden Schacht des Schornsteins mit Abstand von der Schachtwand angeordnet ist und aus mehreren Rohrabschnitten (3) besteht, dadurch gekennzeichnet,
   daß

   a) die Rohrabschnitte (3) aus dünnwandigem Keramikmaterial bestehen und zum Zweck einer Steckverbindung jeweils eine Muffe (6) aufweisen;

   b) die Außenfläche der Rohrabschnitte (3) eine Riefung mit einer Vielzahl von dicht nebeneinander liegenden und geringfügig vorspringenden Rippen (7) aufweist.
2. Schornstein nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Rippen (7) parallel zur Längsachse des Abgasrohres (3) verlaufen.
3. Schornstein nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Rippen (7) schraubenförmig auf der Umfangsfläche des Abgasrohres verlaufen.
4. Schornstein nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die Rippen quer zur Längsachse des Abgasrohres verlaufen.
5. Schornstein nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß der Rippenquerschnitt dreieckig oder viereckig ist.
6. Schornstein nach Anspruch 5,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß die freien Kanten der Rippen gerundet sind.

Images