DE2841570C3 - Schornstein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schornstein mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmalen.

Es ist bekannt, in dem Freiraum zwischen Schaft und Futter eine Druckluftschicht aufzubauen, die unter einem höheren Druck steht als das durch das Futter nach oben strömende Rauchgas. Es 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, wenn man das Futter aus Steinmaterial herstellen sollte. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit für die Abdichtung eines Futters aus Steinmaterial 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 erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das aus säurefestem und temperaturbeständigem Steinmaterial bestehende Futter in eine Außenschale und eine innenschale unterteilt ist und daß ein zwischen diesen Schalen gebildeter Ringraum die Druckluftschicht enthält, deren Temperatur um einen an die jeweilige Rauchgastemperatur angepaßten Wert höher ist als die Temperatur der die Außenschalen umgebenden Luft.

Diese Anpassung besteht einfach in einer entsprechenden Wahl der Drucklufttemperatur derart, daß das Auftreten eines schädlichen Temperaturgefälles, insbesondere in der Innenschale des Futters, vermieden wird. Aufgrund der Aufteilung des Futters und der Anordnung der Druckluftschicht sind wesentlich günstigere Temperaturverhältnisse vorhanden. Ferner ist es vorteilhaft, daß sich die Druckluft im Bereich des Futters gut führen und verteilen und auf ein möglichst kleines Volumen begrenzen läßt, wobei gleichzeitig eine gute Effektivität in bezug auf die erzielbare Dichtwirkung gegeben ist. In den meisten Fällen dürfte es ausreichend sein, wenn der Überdruck der E)ruckluftschicht gegenüber dem Rauchgasdruck ungefähr 2 mBar beträgt.

Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn die Druckluftschicht durch eine DrucHuftströmung 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 Temperaturgefälle gegenüber der Rauchgastemperatur und damit eine eventuell nachteilige Temperaturbeanspruchung des Futters entstehen zu lassen, ist es erfindungsgemäß weiterhin

vorteilhaft, wenn die Temperatur der Druckluft so hoch ist, daß die Differenz zur Rauchgastemperatur höchstens 30⁰C beträgt. Dies läßt sich durch entsprechendes Aufheizen der zur Bildung der Druckluftschicht verwendeten Luft erreichen.

Um die Druckluft möglichst gleichmäßig über den Umfang des Futters zu /erteilen und zu führen, ist es erfindungsgemäß weiterhin vorteilhaft, wenn jeder der übereinanderliegenden Futterabschnitte mehrere, über den Umfang verteilt angeordnete und in den Ringraum mündende Anschlußöffnungen für die Luftzuführung aufweist

Um eine Luftströmung in dieser Luftschicht zu erhalten, kann der Ringraum an mindestens einem Ende mit einer Austrittsöffnung versehen sein. Diese wird vorteilhaft durch einen Ringspalt gebildet, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des Ringraumes und der somit wie eine in den Strömungsweg geschaltete Drossel wirkt, an der sich der Luftdruck bis zu der gewünschten Größe aufbauen kann.

Auch für die Ableitung der die Druckluftschicht verlassenden Luft gibt es mehrere Möglichkeiten. Vorteilhatt ist es, wenn die aus dem Ringspalt austretende Druckluft in den Rauchgasstrom eingeleitet wird. Dies kann zweckmäßig jeweils an der Oberseite eines Futterabschnittes erfolgen, zumal die Unterseite des jeweils 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, wenn die zum Zuführen der Druckluft dienenden Anschlußöffnungen an jedem Futterabschnitt in einer Höhe 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 *o die Begehbarkeit der Tragkonstruktion beeinträchtigt wird.

In diesem Fall ist es erfindungsgemäC 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 Futterabschnitfe 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.

Die Auslegung und Dimensionierung des Leitungssystems und des Gebläses sollte erfindungsgemäß so gewählt werden, daß eine größere Luftmenge gefördert werden kann, als sie für den Betrieb eines verhältnismäßig neuen Schornsteins erforderlich ist. Die Rißbildung im Futter wird bei längerer Betriebszeit des Scho.'nsieins ohne zwischenzeitliche Reparaturen wahrscheinlich zunehmen. Hierdurch kann auch erst zu einem späteren Zeitpunkt ein noch größerer Bedarf an Druckluft auftreten. Es ist dann günstig, wenn das Leitungssystem und das Gebläse auch bereits für eine entsprechend größere Luftmenge ausgelegt sind.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß es vorteilhaft ist, wenn die für den Aufbau der Druckluftschicht verwendete Luft auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt wird und wenn auch der Überdruck gegenüber dem Druck des Rauchgases eine bestimmte Größe hat. Um einerseits diese Werte in der erforderlichen Weise einzuhalten und andererseits die Druckluftschicht mit möglichst geringem Energieaufwand erzeugen zu können, wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, daß dem Gebläse ein Regelkreis zugeordnet ist, der die zu fördernde Luftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Druck der Rauchgasströmung selbsttätig regelt.

Bei Anwendung einer solchen Regelung kann es sich sogar ergeben, daß bei genügendem Zug im Schornstein, also bei ausreichend großem Unterdruck der Rauchgasströmung, normaler f.^'tdruck zur Erzielung der Dichtwirkung ausreichend isi, w> daß das Gebläse abgeschaltet werden kann.

Nachfolgend wird eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Schornstein;

F i g. 2 einen schematischen Querschnitt entlang der LinieH-H in Fig. 1.

Der Schornstein hat einen äußeren Schaft 10 aus Stahlbeton, der auf ein Fundament 11 aufgesetzt ist. Die in Fig. 1 dargestellten Proportionen sind insoweit unzutreffend, als der Schornstein in bezug auf die dargestellte Breite wesentlich höher ist. Er kann in dieser Bauweise eine Höhe von mehreren 100 m erreichen.

In senkrechten Abständen von ungefähr 20 m sind ringförmige Tragplatten 12 mit dem Schaft 10 fest verbunden. Die Tragplatten 12 sind mit Durchgängen 13 versehen, die gerade so groß bemessen sind, daß eine Person hindurchsteigen kann.

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 anschließenden Futterabschnittes übergreifen kann und der durch das Futter 14 begrenzte Strömungsquerschnitt einen im 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 e^:"ien entsprechenden radialen Abstand dieser Teile ein Ringraum 18 gebildet ist. Die Außenschale 15 und die Innenschale 17 bestehen jeweils aus säurefestem und temperaturbeständigem Steinmaterial, während die Isolierung 16 z. B. aus Fasermatten oder dergleichen hergestellt sein kann.

Der Ringraum 18 verengt sich im oberen Bereich des Futters 14 jeweils zu einem Ringspalt 19, der an der oberen Stirnfläche des jeweiligen Abschnittes des Futters 14 offen ist, so daß im Übelgangsbereich zu dem nächsthöheren Abschnitt des Futters 14 Luft in den inneren Strömungsquerschnitt des Futters 14 eintreten kann.

In dem sich konisch erweiternden Teil eines Abschnitts des Futters 14 sind Durchtritte 20 voreese-

hen. durch die Luft aus dem unteren Bereich des Ringraums 18 in den Freiraum zwischen dem Schaft 10 und dem Futter 14 austreten kann.

Dieser Freiraum wird von einem Kühlluftstrom durchsetzt, der von einem am Fuß des Schaftes 10 befindlichen Eintritt 21 bis zu oben am Schaft 10 befindlichen Austritten 22 verläuft.

Über den Umfang des Futters 14 verteilt sind Anschlußöffnungen 23 vorgesehen, in die einzelne Abzweige eines Leitungssystems 24 münden. Bei dem hier beschriebenen Beispiel sind es drei über den Umfang verteilt angeordnete Steigleitungen 25. von denen jeweils Abzweigleitungen 26 in horizontaler Richtung zu den Anschlußöffnungen 23 führen. Die Abzweigleitungen 26 verlaufen gegenüber der darunter befindlichen Tragplatte 12 in einer Höhe von etwa 2 m.

Von außen her über ein Gebläse 27 angesaugte Umgebungsluft wird also in das Leitungssystem 24 gedruckt, wobei die Luft in einer Heizeinrichtung 28 auf eine bestimmte I emperatur gebracht werden kann. Zur Steuerung der Temperatur, die im Rahmen dieses Beispiels jeweils immer 20° unter der Rauchgastemperatur liegen sollte, dient ein Regler 29. dem über hier nicht dargestellte Vießleitungen jeweils ein Wert für die augenblickliche Temperatur und den augenblicklichen Druck der Rauchgasströmung zugeleitet werden. Diese Werte dienen als Regelparameter und als Grundlage für die Bildung von entsprechenden Sollwerten, nach denen der Regler Druck und Temperatur für die in das Leitungssystem 24 zu fördernde Luft vorgibt. Die für die Funktion des Reglers 29 erforderlichen Istwerte können an geeigneter Stelle im Leitungssystem 24 oder auch im Ringraum 18 abgenommen werden.

Wenn das Gebläse 27 einschaltet, baut sich in den Ringspalten 19 ein Luftdruck auf, der größer ist als der Druck im Rauchgasstrom. Damit sind die einzelnen Abschnitte des Futters 14 wirkungsvoll abgedichtet. Der durch die Ringspalte 19 bedingte Druckverlust ist verhältnismäßig gering und nur so groß, wie es für einen Austausch der im Ringspalt 19 befindlichen Druckluft innerhalb einer bestimmten Zeitspanne erforderlich ist.

Um die Kühlwirkur.g des den Freiraum zwischen Schaft 10 und Futter 14 durchsetzenden Luftstromes nicht allzu sehr zu beeinträchtigen, 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Schornstein, mit einem äußeren Schaft, mit einem inneren Futter, das in mehrere übereinanderliegende Abschnitte unterteilt und abschnittsweise von einer mit dem Schaft verbundenen Tragkonstruktion gehalten ist, und mit einem Freiraum zwischen Schaft und Futter, wobei zur Abdichtung des Futters eine Druckluftschicht vorhanden ist, die unter einem höheren Druck steht als das durch das Futter nach oben strömende Rauchgas, dadurch gekennzeichnet, daß das aus säurefestem und temperaturbeständigem Steinmaterial bestehende Futter (14) in eine Auöenschale (15) und eine Innenschale (17) unterteilt ist und daß ein zwischen diesen Schalen (15,17) gebildeter Ringraum (18) die Druckluftschicht enthält, deren Temperatur um einen an die jeweilige Rauchgastemperatur angepaßten Wert höher ist als die Temperatur der die Außenschale (15) umgebenden Luft

Z Schornstein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftschicht durch eine Druckluftströmung gebildet ist

3. Schornstein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Druckluft so hoch ist, daß die Differenz zur Rauchgastemperatur höchstens 30⁰C beträgt

4. Schornstein nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck der Druckluftschicht gegenüber dem Rauch- jo gasdruck ungefähr 2 mBar beträgt

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

6. Schornstein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang verteilt drei Anschlußöffnungen (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 aufweist

8. Schornstein nach Anspruch 7, dadurch gekenn- *5 zeichnet, daß die Austrittsöffnung durch einen Ringspalt (19) gebildet ist, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des Kingraumes (18).

9. Schornstein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Ringspalt (19) austretende Druckluft in den Rauchgasstrom eingeleitet wird.

10. Schornstein nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Zuführen der Druckluft dienenden Anschlußöffnungen (23) an jedem Abschnitt des Futters (14) in einer Höhe von etwa 13 bis 2,5 m oberhalb der den jeweiligen Abschnitt des Futters (14) haltenden Tragkonstruktion (12) angeordnet sind.

11. Schornstein nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleinerer Teil der Druckluft an <*> der Unterseite des jeweiligen Abschnitts des Futters (14) austritt und in den zwischen Schaft (10) und Futter (14) gebildeten Freiraum eintritt, während der größere Teil der Druckluft an der Oberseite des Futterabschnitts (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 ausgelegt sind als sie für eine erste Betriebszeit des Schornsteins erforderlich ist

13. Schornstein nach Anspruch 12, 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 regelt