DE2841570A1

DE2841570A1 - Schornstein

Info

Publication number: DE2841570A1
Application number: DE19782841570
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Bottenbruch
Original assignee: Karrena GmbH
Current assignee: Karrena GmbH
Priority date: 1978-09-23
Filing date: 1978-09-23
Publication date: 1980-03-27
Also published as: US4216709A; DE2841570C3; DE2841570B2

Description

Schornstein

Die Erfinduna betrifft einen Schornstein mit einem äußeren Schaft, nit einem inneren Futter, das inmmehrere übereinander lieaende Abschnitte unterteilt und abschnittweise von einer mit dem Schaft verbundenen Tragkonstruktion gehalten ist, und mit einem Freiraum zwischen Schaft und Futter.

Daa Futter eines solchen Schornsteins wird im allgemeinen aus säurefesten Steinen hergestellt, die mit säurefestem Mörtel vermauert werden, damit sich eine möglichst gute Beständigkeit geoen die vielfach chemisch aggressiven Rauchgase erreichen läßt. Theoretisch sollte dae Futter absolut dicht sein, damit die Rauchgase nicht durch das Futter hindurchtreten können. Praktisch jedoch lilßt sich eine absolute Dichtigkeit des Futters nicht gewährleisten. Durch die während des Betriebes häufig auftretenden und vielfach starken Teipperaturschwankungen können kleinere Riflbildungen entstehen, zumindest nach längerer Betriebsdauer.

Bei niedrigeren Rauchgastemperaturen kann es auch zu einer Kondensatbildung kommen. Da sich eine Rißbildung im Futter zumindest nach längerer Betriebsdauer nicht immer vermeiden läßt, kann somit auch Kondensat durch das Futter nach außen dringen.

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Es ist bekannt, in den Freiraum zwischen Schaft und Futter eine Druckluftschicht aufzubauen, die unter einem höheren Druck steht als das durch das Futter nach oben strömende Rauchgas. Bs ist mit einer solchen Druckluftschicht zwar grundsätzlich möglich, eine Abdichtung des Futters zu erreichen. Da die Temperatur der Druckluftschicht im allgemeinen jedoch wesentlich niedriger ist als die rauchgastemperatur, ergibt sich eine entsprechend hohe Temperaturdifferenz zwischen der Außenseite und der Innenseite des Futters. Hierdurch entsteht die Gefahr einer Rißbildung.

Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für die Abdichtung des Futters mit Hilfe einer Druckluftschicht zu schaffen, bei der größere Temperaturdifferenzen zwischen der Außen- und der Innenseite des Futters nicht entstehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindung3gem<iß vorgeschlagen, daß das Futter in eine Außenschale und eine Innenschale unterteilt ist und daß ein zwischen diesen Schalen gebildeter Ringraum die Druckluftschicht enthält.

Aufgrund dieser Aufteilung des Futters und der Anordnung der Druckluftschicht sind wesentlich günstigere TemperaturverhSltnisse vorhanden, und die Druckluftschicht kann eine solche Tempeatur haben, daß die Gefahr von Rißbildungen aufgrund zu großer Temperaturdifferenzen beseitigt ist. Ferner ist es vorteilhaft, daß sich die Druckluft im Bereich des Futters

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out ffihren und verteilen und auf ein rröqlicbst kleines Volumen begrenzen läßt, wobei gleichzeitig c?ine gute Effektivität in bezug auf die erzielbare Dichtwirkung gegeben ist. In den meisten FMllen dürfte es ausreichend sein, wenn der überdruck der Druckluftschicht gegenüber dem Rauchgasdruck ungefähr 2 mBar beträgt.

ErfindungsgeraSß ist es vorteilhaft, wenn die Druckluftschicht durch eine Druckluftströmung gebildet ist, d.h., daß ein Austausch der die Luftschicht bildenden Druckluft im Lauf der Betriebszeit erfolgt. Damit können eventuell trotz des Druckgefälles noch durch das Futter hindurchgetretene Rauchgas- oder Kondensatreste abgeführt werden.

Um kein allzu großes TemperaturgefSlle gegenüber der Fauchgastemperatur und damit eine eventuell nachteilige Temperaturbeanspruchung dee Futters entstehen zu lassen, ist es erfindungsgemäö weiterhin vorteilhaft, wenn die Temperatur der Druckluft so hoch ist, daß die Differenz zur Rauchgastemperatur höchstens 3O°C betrögt. Dies lättt sich durch entsprechendes Aufheizen der zur Bildung der Druckluftschicht verwendeten Luft erreichen.

Um die Druckluft möglichst gleichmäßig über den Umfang des Futters zu vorteilen und zu führen, ist es erfindungsgemäß weiterhin vorteilhaft, wenn jeder der übereinanderliegenden

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Fvittprabrohrdtte mehrere, ^her den rirfar.n- vorteilt angeordnetr· und j η <Vn ^incrrpum r'indenao frisch luföffpimren f'ir nie Luftzuführung aufweist.

üir. eine Luftströmung in dieser Luftschicht zu erhalten, kann der Pingrnuir- ein mindestens einem Ende mit einer Austrittsc*ffnun<T versehen sein. Diese wird vorteilhaft durch einen PintTspelt gebildet, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt de3 Ringraunies und der somit wie eine in den Ptrönungsweg ceschaltete Drossel wirkt, an der sich der Luftdruck bis zu der aewünschten Größe aufbauen kann.

Auch fijr dio Ablsitunq der aio Druckluftschicht verlassenden IiU^t ijibt es rrehrere WcllchJreiten. Vorteilhaft ist es, wenn die aus der Austrittsßffnuno austretende Druckluft in den PauchqasstroTP eingeleitet wiri³. Dies kann zweckr.SSig jeweils an der Oberseite eines Futterabschnittes erfolgen, zumal <3ie Unterseite des jevfeils darüber angeordneten Futterabschnittes sich meist konisch erweitert, um mit dieser Unterseite auf der zugeordneten Tragkonstruktion aufzustehen.

Der zwischen Schaft und Futter bei einem solchen Schornstein vorhandene Freiraum soll vielfach als begehbarer Raum dienen, so daß eine Inspektion des Schornsteins möglich ist. Hierbei ist es dann zweckmäßig, wann die zuir. Zuführen der Druckluft

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dienenden Anschlußöffnungen an jedem Futterabschnitt in einer flöhe von etwa 1,5 bis 2,5 m oberhalb der den Futterabschnitt haltenden Tragkonstruktion angeordnet sind. Die zu den Anschlußöffnungen führenden Leitungen des Luftzuführungssystems können somit in einer entsprechenden Höhe geführt werden, ohne daß die Begehbarkeit der Tragkonstruktion beeinträchtigt wird.

In diesem Fall ist es erfindungsgemäß günstig, wenn ein kleinerer Teil der Druckluft an der Unterseite des jeweiligen Futterabschnitts austritt und vorzugsweise in den zwischen Schaft und Futter gebildeten Freiraum eintritt, während der größere Teil der Druckluft an der Oberseite des Futterabschnitts austritt und in den Rauchgasstrom eingeleitet wird. Es erfolgt also eine Zweiteilung der Druckluftströmung in Höhe der jeweiligen Anschlußöffnungen am Futter. Da in dem zwischen Schaft und Futter befindlichen Freiraum meist eine Luftströmung herrschen wird, die zur Kühlung des Schaftes dienen soll, kann der an der Unterseite der Futterabschnitte jeweils austretende Luftstrom in diese Luftströmung eingeleitet werden, ohne daß weitere Maßnahmen erforderlich sind.

Um die Druckluftschicht zu erzeugen, wird an die Ausgangsseite eines Gebläses ein entsprechendes Leitungssystem angeschlossen.

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Die Auslegung und DiKiensionierung des Leitungssystems und des Gebläses sollte erfinciungsgenäß so gewählt werden, daß eine qrtfPerc: Luftrnenge gefördert werden kann, als sie für den Betrieb eines verhältnismäPia neuer. Schornsteins erforderlich ist. Die F.ißbilciung im Putter wird bei längerer Betriebszeit des Schornsteins ohne zwischenzeitliche Reparaturen wahrscheinlich zunehmen. Hierdurch kann auch erst zu einem späteren Zeitpunkt ein noch größerer Bedarf an Druckluft auftreten. L"s ist dann aünstiq, wenn das Leitungssystem und das Gebläse auch bereits für eine entsprechend größere Luftir.enge. ausgeleat sind.

Es wurde bereits darauf hinqewiesen, daß es vorteilhaft ist, wenn die für den Aufbau der Druckluftschicht verwendete Luft auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt wird und wenn auch der Überdruck creaenüber den Druck des Ilauchgases eine bestimmte Größe hat. Om einerseits diese Werte in der erforderlichen Heise einzuhalten und. andererseits die Druckluftschicht irlt möglichst geringem Energieaufwand erzeugen zu können, wird erfindungsgemäß weiterhin vorge~ schlagen, daß dem Gebläse ein Regelkreis zugeordnet ist, der die zu fördernde Luftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Druck der Rauchga3Strömung selbsttätig vorgibt.

Bei Anwendung einer solchen Regelung kann es sich sogar

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ergeben, daß bei frenücfendec Zua im Schornstein, also bei ausreichend α ro Ben Unterdruck der Rauchgaeströr&ung, normaler Luftdruck zur Fz-zi^lung der Dichtwirkuncr ausreichend ist, so daß das leblose abgeschaltet werden kann.

Nachfolgend wiru eine besonders bevorzugte Ausführunasform der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Irr; einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen schereatischen Längsschnitt durch einen Schornstein;

Fig. χ einen schercatisehen Querschnitt entlang der Linie U-II in Fig. 1.

Per Seivornstein hat einen Süßeren Schaft 1o aus Stahlbeton, der auf ein Fundament 11 aufgesetzt ist. Die in rig. 1 dargestellten Proportionen sind insoweit unzutreffend, als der Schornstein in bezug auf die dargestellte Breite wesentlich htfher ist. Er kann in dieser Dauweige eine Höhe von nehreren 1oo ra erreichen.

In senkrechten Abständen von ungefähr Zo m sind ringförmige Tragplatten 12 irit detn Schaft 1o fest verbunden. Die Tragplatten 12 sind mit Durchgängen 13 versehen, die gerade so groß bemessen sind, daß eine Person hinäurchateigen kann.

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Auf jede Tragplatte 12 ist ein Abschnitt des inneren Futters 14 aufgesetzt, wobei diese Abschnitte an ihrer Unterseite sich jeweils konisch erweitern, so daß die Unterseite den oberen Rand des jeweils unten einschließenden Futterabschnittes übergreifen kann und der durch das Futter 14 begrenzte Strrtrunqsquerschnitt einen lir. wesentlichen glatten Verlauf hat.

Das Futter 14 ist jeweils aus einer Außenschale 15 einer Isolierung 16 und einer Innenschale 17 aufgebaut, wobei zwischen der Außenschale 15 bzw. der Isolierung 16 einerseits und der Innenschale 17 andererseits durch einen entsprechenden radialen Abstand dieser Teile ein Ringrauir. 18 gebildet 1st. Die Außenschale 15 und die Innenschale 17 bestehen jeweils aus säurefestem und temperaturbeständigem Steinmaterial, während die Isolierung 16 z.B. aus Fasem_äatten oder dergleichen hergestellt nein kann.

Der Ringraum 18 verengt sich irr. oberen Bereich des Futters 14 jeweils zu einem Ringspalt 19, der an der oberen Stirnfläche des jevTeiligen Abschnittes flee Futters 14 offen ist, so daß im Ubergangsbereich zu dem nächsthöheren Abschnitt das Futters 14 Luft in den inneren Strömungsquerschnitt des Futters 14 eintasten kann.

In dem sich konisch erweiterenden Teil eines Abschnitts des

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Futters 14 sind Durchtritte 2o vorgesehen, durch die Luft aus dem unteren bereich des Ringraums 1fc in den Freiraum zwischen der Schaft 1o und dem Futter 14 austreten kann.

Dieser Freiraun¹ wird von einem Kühlluftstrora durchsetzt, der von einem am Fuß de3 Schaftes 1o befindlichen Eintritt

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21 bis zu oben air. Schaft/befindlichen Austritten 22 verläuft.

'Jber den Umfang des Futters 14 verteilt 3ind Anschlußöffnungen 23 vorgesehen, in die einzelne Abzweige eines Leitungssystems 24 münden. Bei den hier beschriebenen Beispiel sind es drei über den üir.fang verteilt angeordnete Steigleitungen 25, von denan jeweils Abzweigleitungen 26 in horizontaler Richtung zu den Änschlußftffnungen 23 führen. Die Abzweialeitungen 26 verlaufen gegenüber der darunter befindlichen Tragplatte 12 in einer H3he von etwa 2 m.

Von außen her über ein Gebläse 27 angesaugte Umgebungsluft wird also in das Leitungssystem 24 gedrückt, wobei die Luft in einer Heizeinrichtung 23 auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden kann. Zur Steuerung der Temperatur, die im Rahmen dieses Beispiels jeweils immer 20° unter der Rauchgasteinperatur liegen sollte, dient ein Regler 29, dem über hier nicht dargestellte Meßleitungen jeweils ein Wert für die augenblickliche Temperatur und den augenblick-

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lichen Druck der Rauchc-asstroipung zugeleitet werden. Diese ^T-^Terte dienen dls Reaelparmr.eter und al3 Grundlage für üie Bildung von entsprechenden Sollwerten, nach denen cer Reeler Γ-TucK und Temperatur für die in das Leitungssystem 24 zu fördernde Luft vorgibt. vie für die Funktion des Realers 29 erforderlichen Istwerte kennen an geeigneter Stelle im Leitungssystem 2 4 oder auch im JUngraure 18 abgenommen werden.

v'enn das Gebläse 27 einschaltet, baut sich in den Ringspalten 19 ein Luftdruck auf, der größer ist als der Druck im Rauchgas st rom. Pair.it sind die einzelnen Abschnitte des Futters 14 wirkungsvoll abaedichtet. Der durch die Ringspalte 19 bedingte Druckverluit ist verhältnismäßig gering und nur so groß, wie es für einen Austausch der im Pingspalt 19 befindlichen Druckluft innerhalb einer bestimmten Zeitspanne erforderlich ist.

Cm die Kühlwirkung des den Freirauir zwischen Schaft 1o und Futter 14 durchsetzenden Lufstromes nicht allzu sehr zu beeintrSchtigen, ist es zweckmässig, den Anteil der Über die Austritte 22 abgeführten Druckluft möglichst niedrig zu halten.

Die Heizeinrichtung 28 kann z.B. eine elektrische Heizung sein. Es ist aber auch denkbar, einem anderen wärmeführenden Medium über einen Wärmetauscher die erforderliche Wärmemenge zu entziehen.

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Claims

Ansprüche :

1./ Schomstf'in, rri': einem äußeren Schaft, mit einem inneren Futter/ das in mehrere fibereinanderliegende Abschnitte unterteilt und abschnittweise voxi einer r.'it dem Schaft verbundenen Tragkonstruktion gehalten ist, und mit einem Freiraurn zwischen Schaft und Futter, wobei das Futter von einer ^ruckluftsehicht uisyebon ist, die unter einoia höheren Druck steht als das durch -lar Futter nach oben atrSnencie Rauchgas, dadurch gekennseichnet, daß das Putter (14) in eine Außenschale (15) und -ine Innenschale (17) unterteilt ist und r!as ein zwischen c'.iesen Schalen (15,1?) gebildeter Ringraum (18) die Druckluftschicht enthalt.

2. Schornstein räch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftßchicht durch eine Druckluftströßung gebildet ist.

3. Schornstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Druckluft so hoch ist, daß die

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Differenz zur Pauchqastenperatur höchstens 3O°C beträgt.

4. Schornstein nach einem der vorherigen Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß der überdruck der Druckluftschicht gegenüber dem Pauchgasdruck ungefähr 2 mBar beträgt.

5. Schornstein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der übereinanderliegenden Abschnitte des Futters (14) mehrere, über der. Umfang verteilt angeordnete und in den Ringraum (18) mundende AnschlußSffnungen (23) für die Luftzuführung aufweist.

6. Schornstein nach ?Vnnpruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang vorteilt ärei AnschluCöffnuncren (23) vorgesehen sind.

7. Schornstein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Druckluft enthaltende Ringraum (18) an mindestens einem Ende eine Austrittsöffnung (19,2o) aufweist.

8. Schornstein nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung durch einen Ringspalt (19) gebildet ist, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt
des Ringraumes (18).

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9. Schornstein nach einen» der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Austrittsöffnunq (19) austretende Druckluft in den Rauchgasstrom eingeleitet wird.

10. Schornstein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zuführen der Druckluft dienenden Anschlußöffnungen (23) an jedem Abschnitt des Futters (14) in einer Höhe von etwa 1,5 bis 2,5 m oberhalb der den jeweiligen Abschnitt des Futters (14) haltenden Tragkonstruktion (12) angeordnet sind.

11. Schornstein nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleinerer Teil der Druckluft an der Unterseite des jeweiligen Abschnitts des Futters (14) austritt und in den zwischen Schaft (ίο) und Futter (14) gebildeten Freiraum eintritt, während der größere Teil der Druckluft an der Oberseite des Futterabschnitte (14) austritt und in den Rauchgasstrom eingeleitet wird.

12. Schornstein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Zuführung der Druckluft dienendes Leitungssystem (24) an die Ausgangsseite eines Gebläses (27) angeschlossen ist und daß das Leitungssystem (24) und das Gebläse (27) für die Förderung einer größeren Luftmenge auegelegt sind als sie für eine erste Betriebszeit des Schornsteins erforderlich ist.

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13. Schornstein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gebläse (27) ein Regelkreis (29) zugeordnet ist, der die zu fördernde Luftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Druck der Rauchgasströmung selbsttätig vorgibt.

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