Aufsatz für Abgasleitungen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufsatz für Abgasleitungen, zum Absaugen der Abgase und/ oder zur Verhinderung von Rückstau bzw. Rückschlag durch Windeinwirkung, welcher Aufsatz einen oben und unten offenen und sich gegen oben verjüngenden oberen Hohlkörper und einen konzentrisch zur Vertikalaxe des oberen Hohlkörpers von unten in diesen teilweise hineingreifenden und ebenfalls sich nach oben hin verjüngenden, wenigstens oben offenen unteren Hohlkörper aufweist, wobei die beiden Hohlkörper durch radiale Rippen miteinander verbunden sind, so dass zwischen den beiden Hohlkörpern und den radialen Rippen Kanäle vorhanden sind, welche unten und oben offen sind und von unten nach oben gegen die Vertikalaxe des Hohlkörpers geneigt verlaufen.
Solche Aufsätze sind in den verschiedensten Ausführungsformen für praktisch alle Arten von Abgasleitungen, wie Rauchfänge, Abluftschächte, Kanalisationsanschluss-Belüftungen u. dgl. vorgeschlagen worden. Dadurch, dass die einander gegenüberliegenden Wandungsteile der Hohlkörper sich gegen oben zu einander nähern, wird bei diesen bekannten Aufsätzen eine gewisse Injektorwirkung erzielt, die bei günstiger seitlicher Anströmung durch den Wind, oder bei Aufwindlage, einen Unterdruck von bis z. B. 1 bis 3 mm Wassersäule in einer Abgasleitung, auf welche so ein Aufsatz montiert ist, erzeugen kann. Bei Fallwinden verschlechtert sich der Effekt mit zunehmenden Winkel des Windes zur Horizontalen.
Da die Anströmungsverhältnisse recht verschiedene Folgen haben können, ist es für solche Aufsätze auch schon vorgeschlagen worden, bewegliche, vom Wind schwenkbare Aufsätze zu verwenden. Solche bewegliche Aufsätze haben den Nachteil, dass sie sehr rasch unbrauchbar werden und bei relativ schwachen Winden von der Luftströmung nicht mehr in die richtige Arbeitslage gebracht werden, so dass sie sogar zu einem umgekehrten Effekt Anlass geben können. Sie sind zudem oft die Ursache von störenden Geräuschen, wie Klappern und Quietschen.
Es ist ferner ein Aufsatz bekannt geworden, welcher aus einer auf das obere Ende des Abgasstutzens, z. B. Kamins oder Rauchfangs, horizontal aufgelegten Platte mit nach oben gewölbter oberer Fläche und einem zentralen Loch für den Abgasaustritt, sowie aus einer über diesem Loch angeordneten horizontal angeordneten Linse besteht. Zwischen Linse und Platte entsteht so ein Venturieffekt. Hauptnachteil dieser Konstruktion ist es, dass sie eine sehr grosse seitliche Ausladung benötigt, wodurch sie dem Wind eine grosse Angriffsfläche bietet und dementsprechend schwer ausgeführt und befestigt sein muss. Sie benötigt überdies soviel Platz, dass sie für nahe beisammenliegende Abgasleitungen, z. B. für Batterien von Rauchfängen und Entlüftungsleitungen, nicht mit gutem Erfolg anwendbar ist. Ihre Wirkung bei stark fallenden Winden ist zudem zumindest ungenügend.
Ferner sollen solche Aufsätze auch bei Windstille die gute Funktion der Abgasleitungen nicht beeinträchtigen.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Aufsatzes der eingangs beschriebenen Art, welcher die Nachteile der bekannten Aufsätze vermeidet, also sowohl bei allen Windlagen gute Ergebnisse hinsichtlich des Absaugens und/oder Vermeidens von Rückstau und Rückschlag unter Windeinwirkung, als auch die Vermeidung von mit dem Wind beweglichen Teilen gestattet, und auch eine Bauweise zulässt, welche nicht platzverschwenderische Folgen hat.
Ein weiteres Erfindungsziel ist die Schaffung eines Aufsatzes, der bei. Windstille die Abgase praktisch unbehindert durchlässt.
Die Ziele der Erfindung werden erreicht durch einen Aufsatz der eingangs genannten Art, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen den oberen Enden der beiden Hohlkörper ein im Vertikalschnitt linsenförmiger Körper mit horizontaler Mittelebene und weiter so angeordnet ist, dass er koaxial zur Vertikalaxe der Hohlkörper liegt, wobei sowohl der horizontale Durchmesser dieses linsenförmigen Körpers grösser ist als der Durchmesser der oberen Öffnung des unteren Hohlkörpers, als auch die durch den Abstand zwischen dem linsenförmigen Körper und der Innenwand des oberen Hohlkörpers bestimmte Ringfläche grösser ist als die Fläche der oberen Öffnung des unteren Hohlkörpers.
Die radialen Rippen, welche die beiden Hohlkörper verbinden, können dabei unter den unteren Rand des oberen Hoblkorpers vorstehen und vorteilhaft wenigstens bis zum unteren Rand des unteren Hohlkörpers reichen. Dadurch wird vermieden, dass ein seitlich blasender Wind um den Aufsatz herumstreicht, ohne in den Aufsatz zu gelangen. Die hervorstehenden Rippenteile lenken den seitlich auftreffenden Wind durch Stauung auf der dem Wind zugekehrten Seite nach oben in die zwischen den Rippen und den beiden Hohlkörpern gebildeten Kanäle. Dadurch erhält man günstige Strömungsverhältnisse im Bereich des Linsenkörpers.
Die Anzahi der radialen Rippen ist an sich nur vom angestrebten Effekt abhängig. Als Regel kann es gelten, dass bis zu beispielsweise 12 Rippen steigender Zahl der Rippen der Effekt zunimmt. Dies aber führt zu herstellungstechnisch und preislich unhaltbaren Verhältnissen. Eine Ausführungsform mit sechs Rippen hat sich bewährt. Diese Zahl wird zweckmässig nicht unterschritten.
Vorteilhaft gibt man den beiden Hohlkörpern eine glockenähnliche Form, man erhält dann strömungsgünstige Flächen, wobei eine stärkere Neigung der über der Mittelebene des Linsenkörpers liegenden Mantellinien des oberen Hohlkörpers gegenüber den unterhalb dieser Linsenebene liegenden Mantellinien nicht nur diesen Effekt steigern, sondern auch gegen Regen schützend wirken kann.
Um die Abgasleitung in den günstigsten Bereich des Aufsatzes einzuführen, ist es bevorzugt, ein über die Abgasleitung stülpbares Rohr mit den Hohlkörpern zu verbinden. Dieses Rohr kann bis zu der konstruktionsbedingt günstigsten Höhe von unten her in den unteren Hohlkörper eingeführt und mit ihm durch radiale Rippen verbunden sein, wobei diese Rippen zweckmässig unter dem unteren Rand des unteren Hohlkörpers vorragen, um auch hier den bereits für die zwischen den Hohlkörpern angeordneten Rippen genannten Effekt zu bewirken.
Es kann dabei so vorgegangen werden, dass diese beiden Rippenarten miteinander fluchtend angeordnet werden, oder aber in in einem beliebigen Versatz zueinander gestellt werden. Bei Versatz der Rippen kann man mit einer geringeren Rippenzahl den gleichen Effekt erhalten wie bei einer grösseren Anzahl miteinander fluchtender Rippen. Man wird also vorteilhaft in der Vertikalprojektion der Rippen in eine horizontale Ebene eine möglichst grosse Rippenprojektionszahl anstreben.
Der zwischen Innenwand des unteren Hohlkörpers und Aussenwand des Rohres verbleibende Ringraum kann offen sein, so dass dann zwischen unterem Hohlkörper und Rohr durch die dort befindlichen Rippen nach oben gerichtete, unten und oben offene und sich gegen oben verengende Kanäle gebildet sind. Diese Kanäle können auch gegen die Vertikalaxe des Aufsatzes geneigt sein, wie dies die zwischen den Hohlkörpern befindlichen Kanäle sind.
Als wesentlicher Unterschied der beiden Kanälegruppen können die zwischen den Hohl körpern befindlichen Kanäle sich in radialer Richtung gegen oben erweitern oder zumindest gleich bleibend verlaufen (was sich aus den Flächenverhältnissen der oberen Hohlkörperenden und der Linse ergeben kann), wodurch sie viel Luft führen können, während die Kanäle zwischen Rohr und unteren Hohlkörper sich in radialer Richtung nach oben hin stark verengen und wenig Luft durchlassen können. Die dadurch bewirkten Windführungseigenschaften und die erzielten Effekte werden später beschrieben.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Ringraum zwischen Rohr und unterem Hohlkörper geschlossen, wobei der Abschluss zweckmässig als Kegelstumpfmantel mit nach unten gekehrtem stumpfen Spitz ausgebildet ist. Dabei ragt zweckmässig, wie Versuche gezeigt haben, der unterste Randbereich des unteren Hohlkörpers (paradoxerweise) nach unten über diesen Kegeistumpfmantel vor.
Zwischen Rohr und unterem Hohlkörper können unterhalb der Abschlussfläche Rippen mit der oben dargelegten Funktion vorgesehen sein.
Um das Rohr auf der Abgasleitung befestigen zu können, ist es zweckmässig mit radial nach innen schraubbaren Befestigungsschrauben versehen, welche das Festklemmen des Rohres auf der Abgasleitung gestatten. Das Rohr wird man zweckmässig mit solcher lichten Weite wählen, dass es den üblicherweise vorkommenden Abgasleitungen eines bestimmten Typs genügend Platz bietet. Durch Einsatzringe oder andere Anpasseinheiten kann bei kleineren oder grösseren Aussendurchmessern der Leitungen Anpassung an das Rohr erreicht werden.
Der Rohrdurchmesser kann grösser als der Durchmesser der oberen Öffnung des unteren Hohlkörpers und ferner die obere Öffnung des unteren Hohlkörpers kleiner als der Durchmesser der Abgasleitung sein; es kann dann bei der Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Ringraum zwischen Rohr und unterem Hohlkörper geschlossen ist, die Innenseite des unteren Hohlkörpers dem oberen Rand der Abgasleitung als Anschlag und Zentrierungsfläche dienen.
Der linsenförmige Körper ist zweckmässig mit einem um ihn herumlaufenden und gegen unten gerichteten Randfortsatz als sogenannte Tropfnase versehen, damit Regenwasser nicht nach innen und über die obere Öffnung des unteren Hohlkörpers gezogen wird.
Um dies zu erreichen, kann man den linsenförmigen Körper aus zwei Kugelkalotten verschiedener Radialhöhe mit gleichem Krümmungsradius ausbilden, wobei die grössere Kalotte die obere Hälfte des linsenförmigen Körpers bilden kann.
Vorrichtungen der zweiten Ausführungsform der Erfindung haben bei Windkanalversuchen für steil steigend bis horizontal blasenden Wind Werte von W8 mm Wassersäule in der Abgasleitung ergeben, während bei Fallwinden beliebigen Steigungsgrades noch bessere Werte (z. B. zum Wassersäule) erhalten wurden. Verglichen mit den üblichen 1-3 mm Wassersäule als Optimaiwert bei herkömmlichen Aufsätzen, muss vor allem das Ansteigen der Saugwerte mit steiler werdendem Fallwind sehr überraschend gewertet werden.
Die Erfindung soll nun anhand der schematischen Zeichnung beispielsweise in zwei Ausführungsformen näher beschrieben werden. Es zeigen dabei:
Fig. 1 ein Schaubild, schräg von unten gesehen, eines Aufsatzes, bei welchem beide Hohlkörper unten offen sind,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Aufsatz nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Vertikalschnitt nach Linie III-III der Fig. 4, durch den Aufsatz der Fig. 1,
Fig. 4 einen Horizontalschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3, durch den Aufsatz der Fig. 1,
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch einen anderen Aufsatz mit unten geschlossenem unteren Hohlkörper, nach Linie V-V in Fig. 6,
Fig. 6 einen Horizontalschnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5,
Fig. 7 eine Abwandlung des Horizontalschnittes der Fig. 4;
Fig. 8 bis 11 schematische Windströmungsdarstellungen in dem Aufsatz nach Fig. 3;
;
Fig. 12 bis 15 schematische Windströmungsdarstellung in dem Aufsatz nach Fig. 5.
Bevorzugterweise sind die in den Figuren dargestellten Aufsätze aus Metallblech geformt, wobei die Einzelteile durch Nieten oder durch Löten vereinigt sein können. Genauso könnten auch geeignete Kunststoffe als Material verwendet werden. Würden andere als diese beiden Materialarten Verwendung (z. B.
Asbestzement, Leichtbeton, Ton etc.) finden, so müssten die Materialdicken, d. h. die Wandungsstärken entsprechend gewählt werden. Um die Schnittzeichnungen besser darstellen zu können, und die Schnittflächen zu schraffieren, ist die Dicke der Wandungen etwas übertrieben worden.
In Fig. 1 erkennt man einen im wesentlichen glok kenförmigen oberen Hohlkörper 1 und einen Teil des von unten in ihn hineingreifenden und ebenfalls im wesentlichen glockenförmigen unteren Hohlkörper 2, sowie die radial zu den koaxialen Hohlkörpern 1, 2 verlaufenden und diese verbindenden Rippen 3. In den unteren Hohlkörpern 2 greift konzentrisch das Rohr 4, welches durch zu den Rippen 3 fluchtend angeordnete Rippen 5 mit der Innenwand des unteren Hohlkörpers 2 verbunden ist.
Auch in Fig. 2 erkennt man den oberen Hohlkörper 1 und drei Rippen 3, während die weiteren drei der insgesamt sechs Rippen 3 durch Stege 6 verdeckt sind, welche in der mit Bezug auf Fig. 3 noch näher zu erläuternden Weise dem Tragen des linsenförmigen Körpers 7 dienen. Die um linsenförmigen Körper konzentrisch gezeichnete gestrichelte Linie zeigt die Lage des oberen Randes des unteren Hohlkörpers 2. Dieser untere Hohlkörper 2 ist in Fig. 2 nur soweit sichtbar, als er zwischen linsenförmigenm Körper 7 und oberem Hohlkörper 1 als Ring in Erscheinung tritt.
In Fig. 3 ist wiederum der obere Hohlkörper 1, der untere Hohlkörper 2 und das Rohr 4 im vertikalen Längsschnitt ersichtlich, und es sind die Rippen 3 und 5 sowie die Stege 6 und der linsenförmige Körper 7 dargestellt. Der Abstand zwischen den Wandungen der beiden Hohlkörper 1, 2 nimmt in bevorzugter Weise gegen oben allmählich zu. Der Linsenkörper 7 überdeckt in der Projektion die obere Öffnung des unteren Hohlkörpers 2. Er ist aus zwei Kugelkalotten 77 und 77' aufgebaut, wobei die obere Kalotte 77 grösser ist und über die untere Kalotte 77' peripher hinausragt und dergestalt eine ringsum laufende Tropfnase 77" bildet.
Der obere Hohlkörper 1 weist im Rahmen seiner glockenähnlichen Form in dem Bereich, welcher oberhalb der Tropfnase 77" liegt, eine stärkere Einwärtsneigung seiner Mantellinien als in dem darunter liegenden Bereich auf. In diesem Bereich 1' wird durch diese stärkere Einwärtsneigung eine Anpassung der Form des oberen Hohlkörpers an die um den Linsenkörper 7 angestrebte Luftströmung gewünscht, ohne dass deshalb der Abstand zwischen Linsenkörper 7 und Innenwand des oberen Hohlkörpers so stark verengt würde, dass die durch diesen Abstand bestimmte Ringfläche nicht mehr grösser wäre als die Fläche der oberen Öffnung des unteren Hohlkörpers 2 innerhalb seines oberen Randes 8.
Das Rohr 4 ist in seinem obersten Bereich als Kegelstumpfmantel 4' ausgebildet, wobei die dadurch erreichte Verengung des Rohres einerseits von innen her als Anschlag für ein Kaminende dienen kann, wenn das Rohr 4 über ein Kaminrohr gestülpt wird, und andererseits der Verbesserung der Strömungsbedingungen zwischen Rohr 4 und unterem Hohlkörper 2 dienlich ist.
Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist sowohl der obere Hohlkörper 1 als auch der untere Hohlkörper 2 am unteren und oberen Ende offen. Die Strömungseigenschaften dieses Aufsatzes, wie sie in einem Windkanal nachgewiesen wurden, sind in den Fig. 8-11 wiedergegeben.
Im Horizontalschnitt nach Fig. 4 erkennt man den oberen und somit äusseren Hohlkörper 1, den unteren und somit inneren Hohlkörper 2 sowie das Rohr 4.
Die radialen Rippen 3 und 5 sind bei dieser Ausführungsform miteinander fluchtend ausgerichtet.
Sowohl die Rippen 3 als auch die Rippen 5 stehen jeweils nach unten unter den unteren Rand des oberen bzw. unteren Hohlkörpers hervor, wodurch der Zweck erfüllt wird, den seitlich angreifenden Wind nicht um die betreffende Aufsatzpartie herumstreichen zu lassen, sondern ihn einzufangen und in den durch die Hohlkörperwandungen 1, 2 und Rippen 3 gebildeten Kanäle 9 zu führen.
Wie noch mit Bezug auf die Fig. 8-15 weiter erläutert werden wird, glaubt man derzeit anhand von Windkanalversuchen, dass beim Verschliessen des Ringraumes zwischen unterem Hohlkörper und Rohr bei steigenden Winden etwas bessere Ergebnisse erhalten werden können. Eine so ausgebildete Ausführungsform ist in den Fig. 5 und 6 sowie 12-15 wiedergegeben. Die gleichbleibenden Teile der Fig. 5 und 6 haben die gleichen Überweisungszeichen wie in den 3 und 4.
Es ist also wiederum ein oberer Hohlkörper 1, ein unterer Hohlkörper 2, ein Rohr 4 und ein Linsenkörper 7 vorhanden, und diese Teile sind wiederum durch Rippen 3 bzw. Rippen 5 miteinander verbunden. Im Unterschied zur Fig. 3 reicht das Rohr 4 nicht sehr weit nach oben in den Hohlkörper 2, sondern ist durch einen schräg nach oben gerichteten Flansch 44 mit der Innenwand des Hohlkörpers 2 etwas oberhalb seines unteren Randes 2' verbunden. Dementsprechend ist auch der Horizontalschnitt in Fig. 6, welcher tiefer als in Fig. 4 angesetzt ist, bezüglich der Massverhältnisse anders ausgefallen. Man erkennt Rippen 3, den unteren Hohlkörper 2, dessen unteren Rand 2' sowie gestrichelt die Rippen 5, den Flansch 44 und einen Teil des Rohres 4.
Ein nennenswerter Unterschied der Fig. 3 und 5 besteht auch noch darin, dass in Fig. 3 die obere Öffnung des Rohres 4 enger ist, als die obere Öffnung des unteren Hohlkörpers 2, weil hier ein Kaminende nicht über das obere Ende des Rohres 4 hinausragen soll und somit dieses obere Ende des Rohres 4 dem Kaminrohr als Anschlag dienen muss; während in Fig. 5 das Rohr 4 einen etwas grösseren Durchmesser als die obere Öffnung des unteren Hohlkörpers 2 aufweist und somit ein in das Rohr 4 passender Kaminstutzen an der Innenwandung des unteren Hohlkörpers 2 anschlagen kann.
In der bisherigen Darstellung nach Fig. 1-6 sind die Rippen 3 und 5 jeweils fluchtend angeordnet wiedergegeben. Wie nun ein Schnitt nach Fig. 7 zeigt, können die zwischen oberem Hohlkörper 1 und unterem Hohlkörper 2 vorgesehenen Rippen 3' gegenüber jenen Rippen, welche zwischen unterem Hohlkörper 2 und Rohr 4 angeordnet sind, d. h. also gegenüber den Rippen 5' versetzt angeordnet sein. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine höhere Rippenzahl die bereits genannte Wirkung derselben bei seitlichen und steigenden Winden wesentlich erhöht. Aus Gründen der Fabrikationstechnik, des Preises und des Gewichtes wird man jedoch andererseits bestrebt sein, die Anzahl der Rippen 3 und 5 möglichst niedrig zu halten.
Durch Versetzen der Rippen 3' gegenüber den Rippen 5', wie in Fig. 7 gezeigt, lässt sich bei einer prinzipiell kleineren Rippenzahl und somit bei günstigeren Herstellungsbedingungen, günstigerem Preis und geringerem Gewicht ein annähernd gleich grosser Effekt erreichen, wie wenn die doppelte Rippenzahl fluchtend angeordnet verwendet worden wäre. Auch diese nicht ohne weiteres auf der Hand liegende Tatsache wurde anhand von Windkanalversuchen bestätigt.
Die Strömungsverhältnisse bei verschiedenen Windrichtungen sind in den Fig. 8-11 für den Aufsatz nach Fig. 1 bis 4 und in Fig. 12 bis 15 für den Aufsatz nach Fig. 5 und 6 wiedergegeben. Es sind jeweilen nur die beiden Hohlkörper 1 und 2, das Rohr 4 (in Fig. 12 bis 15 mit Flansch 44) und der Linsenkörper 7 dargestellt. Auf die Darstellung der Rippen 3, 5 sowie anderer Einzelheiten wurde bewusst verzichtet, um die Obersicht nicht zu stören.
Die ausgezogenen Pfeile bedeuten in allen Figuren die durch den Wind bewegte Luft, während die gestrichelten Pfeile durch das Rohr 4 nach oben gesaugte Abgase, z. B. Rauch bedeuten. Die Windrichtung ist durch die mit schwarzweissen Spitzen versehenen Pfeile W angegeben.
Bei im wesentlichen horizontalem Wind (Fig. 8) wird unter Hilfe der nicht gezeichneten Rippen der Wind sowohl zwischen den Hohlkörpern 1, 2 als auch zwischen Hohlkörper 2 und Rohr 4 auf der dem Wind zugewandten Aufsatzseite nach oben steigen und teilweise unter dem Linsenkörper 7 hindurch nach unten gelenkt und zwischen den Hohlkörpern bzw. dem unteren Hohlkörper 2 und Rohr 4 auf der dem Wind abgewandten eSite austreten. Die Abgase, z. B. Rauchgase werden dadurch aus dem Rohr 4 durch Sogwirkung mit nach unten und aussen gezogen. Ein kleinerer Windbestandteil umströmt oben den Linsenkörper 7 und kehrt zum Hauptstrom auf der windabgewandten Seite in den Hohlkörper 1 zurück. Ein noch kleinerer Windbestandteil entweicht nach oben.
Greift der Wind, wie in Fig. 9 gezeigt, seitlich von oben an, so strömt er zwischen Linsenkörper 7 und Hohlkörper 1 nach unten auf der dem Wind abgewandten Seite nach aussen. Er erzeugt dabei wegen des sich zwischen oberen Teil des Hohlkörpers 1 und Linsenkörper 7 verjüngenden Raumes einen Venturieffekt im Bereich des oberen Endes des Hohlkörpers 2 und saugt einerseits die Gase aus dem Rohr 4 mit sich, während andererseits auch zwischen den Hohlkörpern 1, 2 bzw. zwischen Rohr und Hohlkörper 2 auf der dem Wind zugewandten Seite zusätzliche Luft von unten nach oben angesaugt wird.
Bei steil ansteigendem Wind (Fig. 10) tritt die Hauptsogwirkung zwischen Hohlkörper 1 und Linsenkörper 7 auf. Die Luftströmung ist im Aufsatz im wesentlichen vertikal und zieht die Gase durch Rohr 4 mit sich nach oben. Ein kleinerer Gasteil wird wie in Fig. 8 seitlich unten auf der dem Wind abgewandten Seite abgeführt.
Die umgekehrte Wirkung ist in Fig. 11 für steil abfallenden Wind dargestellt. Hier ist wiederum die Verjüngung zwischen den Hohlkörpern 1 und Linsenkörper 7 für die Absaugwirkung der Gase aus Rohr 4 massgebend, wobei auch ein geringer Luftteil zwischen Hohlkörper 2 und Rohr 4 nach oben angesaugt wird.
Grundsätzlich gleich wie in Fig. 8 verhält es sich mit Fit. 12. Die in Fig. 9 gezeigten Verhältnisse entsprechen denen der Fig. 13. Fig. 14 entspricht Fig. 10, und Fig. 15 ist wie Fig. 11 aufgebaut. Wie nun anhand der Fig. 8 bis 10 ersichtlich ist, hat der Zwischenraum zwischen Hohlkörper 2 und Rohr 4 eine recht geringe Wirkung im Verhältnis zur Wirkung des Zwischenraumes der Hohlkörper 1, 2. In Fig. 11 erkennt man, dass die der Windrichtung entgegen verlaufende Luftströmung zwischen Hohlkörper 2 und Rohr 4 sogar zu einer Verringerung der Saugleistung führen kann.
Diese Verminderung auszuschalten, ist Zweck des durch den Flansch 44 bewirkten Abschliessens des Raumes zwischen Hohlkörper 2 und Rohr 4 nach unten. Die Pfeile in Fig. 12 bis 15 zeigen, dass sich an den Strömungsverhältnissen bezüglich Hohlkörper 1, 2 und Linsenkörper 7 dadurch nichts ändert, und die Versuche haben gezeigt, dass die günstigen Verhältnisse der Fig. 8 bis 10 in den Fig. 12 bis 14 erhalten bleiben.
Die Grundrissform des Aufsatzes und seiner Teile ist vorzugsweise rund, sie kann aber auch anders z. B.
polygonal, oder oval geformt sein.
Attachment for exhaust pipes
The present invention relates to an attachment for exhaust pipes, for sucking off the exhaust gases and / or to prevent backflow or kickback caused by the action of wind, which attachment has an upper hollow body open at the top and bottom and tapering towards the top and one concentric to the vertical axis of the upper hollow body from below in this partially reaching into and also tapering upwards, at least at the top open lower hollow body, wherein the two hollow bodies are connected to each other by radial ribs, so that there are channels between the two hollow bodies and the radial ribs, which are open at the bottom and top and run inclined from bottom to top against the vertical axis of the hollow body.
Such attachments are in a wide variety of designs for practically all types of exhaust pipes, such as chimneys, exhaust ducts, sewer connection ventilation and the like. Like. Has been proposed. The fact that the opposing wall parts of the hollow body approach each other upwards, a certain injector effect is achieved in these known attachments, which with favorable lateral flow by the wind, or with updraft, a negative pressure of up to z. B. 1 to 3 mm water column in an exhaust pipe on which such an attachment is mounted can generate. With falling winds, the effect worsens as the angle of the wind increases to the horizontal.
Since the flow conditions can have quite different consequences, it has also been proposed for such attachments to use movable attachments that can be swiveled by the wind. Such movable attachments have the disadvantage that they become unusable very quickly and are no longer brought into the correct working position by the air flow in relatively weak winds, so that they can even give rise to a reverse effect. They are also often the cause of annoying noises such as rattling and squeaking.
It is also an article has become known, which consists of a on the upper end of the exhaust pipe, for. B. chimney or chimney, horizontally placed plate with an upwardly curved upper surface and a central hole for the exhaust gas outlet, as well as a horizontally arranged lens arranged above this hole. This creates a Venturi effect between the lens and the plate. The main disadvantage of this construction is that it requires a very large lateral overhang, which means that it offers the wind a large area to attack and therefore has to be made and fastened with corresponding difficulty. It also requires so much space that it is necessary for exhaust pipes that are close together, e.g. B. for batteries of chimneys and ventilation pipes, is not applicable with good success. In addition, their effect in heavily falling winds is at least insufficient.
Furthermore, such attachments should not impair the good functioning of the exhaust pipes even when there is no wind.
The aim of the invention is to create an attachment of the type described above, which avoids the disadvantages of the known attachments, so both in all winds good results in terms of suction and / or avoidance of backwater and kickback under the action of wind, as well as the avoidance of wind Moving parts allowed, and also allows a design that does not have space-wasting consequences.
Another aim of the invention is to create an essay that can be used in. No wind lets the exhaust gases through practically unhindered.
The objectives of the invention are achieved by an attachment of the type mentioned at the outset, which is characterized in that a body, which is lens-shaped in vertical section and has a horizontal center plane, is arranged between the upper ends of the two hollow bodies, and further so that it is coaxial with the vertical axis of the hollow bodies, Both the horizontal diameter of this lenticular body is greater than the diameter of the upper opening of the lower hollow body and the annular area determined by the distance between the lenticular body and the inner wall of the upper hollow body is greater than the area of the upper opening of the lower hollow body.
The radial ribs which connect the two hollow bodies can protrude below the lower edge of the upper plow body and advantageously extend at least to the lower edge of the lower hollow body. This prevents a side-blowing wind from blowing around the attachment without getting into the attachment. The protruding rib parts direct the laterally impinging wind by damming up on the side facing the wind up into the channels formed between the ribs and the two hollow bodies. This results in favorable flow conditions in the area of the lens body.
The number of radial ribs only depends on the desired effect. As a rule, it can apply that the effect increases up to, for example, 12 ribs with an increasing number of ribs. However, this leads to manufacturing and price unsustainable conditions. An embodiment with six ribs has proven itself. It is advisable not to go below this number.
The two hollow bodies are advantageously given a bell-like shape, and surfaces that are favorable to the flow are obtained, with a greater inclination of the surface lines of the upper hollow body lying above the center plane of the lens body compared to the surface lines lying below this lens plane not only increasing this effect, but also having a protective effect against rain can.
In order to introduce the exhaust line into the most favorable area of the attachment, it is preferred to connect a tube that can be slipped over the exhaust line to the hollow bodies. This tube can be inserted from below into the lower hollow body up to the most favorable height due to the design and connected to it by radial ribs, these ribs expediently protruding below the lower edge of the lower hollow body in order to prevent the already arranged between the hollow bodies Ribs to bring about the effect.
One can proceed in such a way that these two types of ribs are arranged in alignment with one another, or else are placed in any offset to one another. If the ribs are offset, the same effect can be obtained with a smaller number of ribs than with a larger number of ribs in alignment. It is therefore advantageous to aim for the greatest possible number of ribs projections in the vertical projection of the ribs in a horizontal plane.
The annular space remaining between the inner wall of the lower hollow body and the outer wall of the pipe can be open so that upwardly directed, downwardly and upwardly open and narrowing upward channels are formed between the lower hollow body and the pipe by the ribs located there. These channels can also be inclined towards the vertical axis of the attachment, as are the channels located between the hollow bodies.
As a major difference between the two channel groups, the channels located between the hollow bodies can expand in the radial direction upwards or at least run the same (which can result from the area ratios of the upper hollow body ends and the lens), whereby they can lead a lot of air while the channels between the tube and the lower hollow body narrow sharply in the radial direction upwards and can let through little air. The wind guiding properties and the effects achieved thereby will be described later.
In another embodiment of the invention, the annular space between the tube and the lower hollow body is closed, the closure being expediently designed as a truncated cone jacket with a blunt point facing downwards. As tests have shown, the lowermost edge area of the lower hollow body (paradoxically) protrudes downwards over this truncated cone shell.
Ribs with the function set out above can be provided between the tube and the lower hollow body below the end surface.
In order to be able to fasten the pipe on the exhaust pipe, it is expediently provided with fastening screws which can be screwed radially inward and which allow the pipe to be clamped onto the exhaust pipe. The pipe is expediently chosen with such a clear width that it offers enough space for the exhaust pipes of a certain type that usually occur. With smaller or larger outer diameters of the lines, adjustment to the pipe can be achieved using insert rings or other adapter units.
The pipe diameter can be larger than the diameter of the upper opening of the lower hollow body and furthermore the upper opening of the lower hollow body can be smaller than the diameter of the exhaust pipe; in the embodiment of the invention in which the annular space between the pipe and the lower hollow body is closed, the inside of the lower hollow body can then serve as a stop and centering surface for the upper edge of the exhaust pipe.
The lens-shaped body is expediently provided with a peripheral extension running around it and directed downwards as a so-called drip nose, so that rainwater is not drawn inwards and over the upper opening of the lower hollow body.
In order to achieve this, the lens-shaped body can be formed from two spherical caps of different radial heights with the same radius of curvature, the larger cap being able to form the upper half of the lens-shaped body.
In wind tunnel tests, devices of the second embodiment of the invention gave values of W8 mm water column in the exhaust pipe for wind blowing steeply to horizontally, while even better values (e.g. for water column) were obtained with downward winds of any degree of gradient. Compared with the usual 1-3 mm water column as the optimum value for conventional attachments, the increase in suction values as the downwind becomes steeper must be rated as a very surprising.
The invention will now be described in more detail with reference to the schematic drawing, for example in two embodiments. It shows:
1 shows a diagram, seen obliquely from below, of an attachment in which both hollow bodies are open at the bottom,
FIG. 2 is a plan view of the attachment according to FIG. 1,
Fig. 3 is a vertical section along the line III-III of Fig. 4, through the attachment of Fig. 1,
4 shows a horizontal section along line IV-IV of FIG. 3, through the attachment of FIG. 1,
FIG. 5 shows a vertical section through another attachment with the lower hollow body closed at the bottom, along line V-V in FIG. 6,
6 shows a horizontal section along line VI-VI in FIG. 5,
7 shows a modification of the horizontal section of FIG. 4;
8 to 11 show schematic wind flow representations in the attachment according to FIG. 3;
;
FIGS. 12 to 15 show a schematic wind flow representation in the attachment according to FIG. 5.
The attachments shown in the figures are preferably formed from sheet metal, it being possible for the individual parts to be united by riveting or by soldering. Suitable plastics could also be used as the material. If other than these two types of material would be used (e.g.
Asbestos cement, lightweight concrete, clay etc.), the material thicknesses, i.e. H. the wall thicknesses are chosen accordingly. In order to be able to show the sectional drawings better and to hatch the sectional areas, the thickness of the walls has been exaggerated a little.
1 shows a substantially bell-shaped upper hollow body 1 and part of the lower hollow body 2, which extends into it from below and is also substantially bell-shaped, and the ribs 3 extending radially to the coaxial hollow bodies 1, 2 and connecting them the lower hollow body 2 engages concentrically the tube 4, which is connected to the inner wall of the lower hollow body 2 by ribs 5 arranged in alignment with the ribs 3.
The upper hollow body 1 and three ribs 3 can also be seen in FIG. 2, while the other three of the total of six ribs 3 are covered by webs 6, which support the lens-shaped body in the manner to be explained in more detail with reference to FIG 7 serve. The dashed line drawn concentrically around the lenticular body shows the position of the upper edge of the lower hollow body 2. This lower hollow body 2 is only visible in FIG. 2 when it appears as a ring between the lenticular body 7 and the upper hollow body 1.
In Fig. 3, the upper hollow body 1, the lower hollow body 2 and the tube 4 can be seen in a vertical longitudinal section, and the ribs 3 and 5 as well as the webs 6 and the lens-shaped body 7 are shown. The distance between the walls of the two hollow bodies 1, 2 preferably increases gradually towards the top. In the projection, the lens body 7 covers the upper opening of the lower hollow body 2. It is made up of two spherical caps 77 and 77 ', the upper cap 77 being larger and protruding peripherally beyond the lower cap 77' and thus a drip nose 77 "running all around. forms.
As part of its bell-like shape, the upper hollow body 1 has a greater inward inclination of its surface lines in the area which lies above the drip nose 77 ″ than in the area below. In this area 1 ', this greater inward inclination results in an adaptation of the shape of the upper hollow body to the desired air flow around the lens body 7 without the distance between the lens body 7 and the inner wall of the upper hollow body being narrowed so much that the annular area determined by this distance would no longer be larger than the area of the upper opening of the lower hollow body 2 within its upper edge 8.
The pipe 4 is designed in its uppermost area as a truncated cone jacket 4 ', whereby the narrowing of the pipe achieved thereby can serve on the one hand as a stop for a chimney end from the inside when the pipe 4 is put over a chimney pipe, and on the other hand to improve the flow conditions between Tube 4 and lower hollow body 2 is useful.
In the embodiment shown here, both the upper hollow body 1 and the lower hollow body 2 are open at the lower and upper ends. The flow properties of this attachment, as demonstrated in a wind tunnel, are shown in Figs. 8-11.
In the horizontal section according to FIG. 4, the upper and thus the outer hollow body 1, the lower and thus the inner hollow body 2 and the tube 4 can be seen.
The radial ribs 3 and 5 are aligned with one another in this embodiment.
Both the ribs 3 and the ribs 5 each protrude downwards from under the lower edge of the upper and lower hollow body, which serves the purpose of not letting the wind attacking from the side sweep around the attachment part in question, but rather to capture it and into the to guide channels 9 formed by the hollow body walls 1, 2 and ribs 3.
As will be explained further with reference to FIGS. 8-15, it is currently believed on the basis of wind tunnel tests that somewhat better results can be obtained when the annular space between the lower hollow body and the pipe is closed in rising winds. An embodiment designed in this way is shown in FIGS. 5 and 6 and 12-15. The identical parts of FIGS. 5 and 6 have the same reference symbols as in FIGS. 3 and 4.
So there is again an upper hollow body 1, a lower hollow body 2, a tube 4 and a lens body 7, and these parts are in turn connected to one another by ribs 3 or ribs 5. In contrast to FIG. 3, the tube 4 does not extend very far up into the hollow body 2, but is connected to the inner wall of the hollow body 2 slightly above its lower edge 2 'by an obliquely upwardly directed flange 44. Correspondingly, the horizontal section in FIG. 6, which is set deeper than in FIG. 4, has turned out differently with regard to the dimensional relationships. One can see ribs 3, the lower hollow body 2, its lower edge 2 ′ and, in dashed lines, the ribs 5, the flange 44 and part of the tube 4.
A notable difference between FIGS. 3 and 5 is that in FIG. 3 the upper opening of the pipe 4 is narrower than the upper opening of the lower hollow body 2 because here one end of the chimney does not protrude beyond the upper end of the pipe 4 should and thus this upper end of the pipe 4 must serve as a stop for the chimney pipe; while in FIG. 5 the pipe 4 has a slightly larger diameter than the upper opening of the lower hollow body 2 and thus a chimney nozzle fitting into the pipe 4 can strike the inner wall of the lower hollow body 2.
In the previous illustration according to FIGS. 1-6, the ribs 3 and 5 are each shown in an aligned manner. As a section according to FIG. 7 shows, the ribs 3 'provided between the upper hollow body 1 and the lower hollow body 2 can be compared to those ribs which are arranged between the lower hollow body 2 and the tube 4, i.e. H. so be arranged offset with respect to the ribs 5 '. It has been shown that a higher number of ribs significantly increases the aforementioned effect of the same in sideways and rising winds. For reasons of manufacturing technology, price and weight, however, efforts will be made on the other hand to keep the number of ribs 3 and 5 as low as possible.
By offsetting the ribs 3 'with respect to the ribs 5', as shown in FIG. 7, with a principally smaller number of ribs and thus with more favorable manufacturing conditions, cheaper price and lower weight, an effect that is approximately the same can be achieved as when the double number of ribs is in alignment arranged would have been used. This fact, which is not immediately obvious, was also confirmed on the basis of wind tunnel tests.
The flow conditions in different wind directions are shown in FIGS. 8-11 for the attachment according to FIGS. 1 to 4 and in FIGS. 12 to 15 for the attachment according to FIGS. 5 and 6. Only the two hollow bodies 1 and 2, the tube 4 (in FIGS. 12 to 15 with flange 44) and the lens body 7 are shown in each case. The representation of the ribs 3, 5 and other details was deliberately omitted in order not to disturb the top view.
The solid arrows in all figures mean the air moved by the wind, while the dashed arrows indicate exhaust gases sucked up through the pipe 4, e.g. B. mean smoke. The wind direction is indicated by the arrows W with black and white tips.
In the case of a substantially horizontal wind (FIG. 8), with the aid of the ribs (not shown), the wind will rise upwards both between the hollow bodies 1, 2 and between the hollow body 2 and tube 4 on the attachment side facing the wind and partially under the lens body 7 steered downwards and emerge between the hollow bodies or the lower hollow body 2 and tube 4 on the eSite facing away from the wind. The exhaust gases, e.g. B. Flue gases are drawn out of the pipe 4 by suction downwards and outwards. A smaller wind component flows around the top of the lens body 7 and returns to the main flow on the leeward side in the hollow body 1. An even smaller part of the wind escapes upwards.
If the wind attacks laterally from above, as shown in FIG. 9, it flows between the lens body 7 and the hollow body 1 downwards on the side facing away from the wind and outwards. Because of the tapering space between the upper part of the hollow body 1 and the lens body 7, it generates a Venturi effect in the area of the upper end of the hollow body 2 and on the one hand sucks the gases out of the tube 4 with it, while on the other hand it also sucks in between the hollow bodies 1, 2 and between the tube and the hollow body 2 on the side facing the wind, additional air is sucked in from the bottom to the top.
When the wind rises steeply (FIG. 10), the main suction effect occurs between the hollow body 1 and the lens body 7. The air flow is essentially vertical in the attachment and pulls the gases up through pipe 4 with it. As in FIG. 8, a smaller part of the gas is discharged laterally below on the side facing away from the wind.
The reverse effect is shown in FIG. 11 for a steeply falling wind. Here again the tapering between the hollow bodies 1 and the lens body 7 is decisive for the suction effect of the gases from the tube 4, with a small portion of air between the hollow body 2 and the tube 4 also being sucked upwards.
Basically the same as in FIG. 8 is the case with Fit. 12. The relationships shown in FIG. 9 correspond to those of FIG. 13. FIG. 14 corresponds to FIG. 10, and FIG. 15 is constructed like FIG. As can now be seen from FIGS. 8 to 10, the space between the hollow body 2 and tube 4 has a very small effect in relation to the effect of the space between the hollow bodies 1, 2. In FIG Air flow between hollow body 2 and tube 4 can even lead to a reduction in suction power.
The purpose of eliminating this reduction is the downward closure of the space between the hollow body 2 and the tube 4 brought about by the flange 44. The arrows in FIGS. 12 to 15 show that this does not change anything in the flow conditions with regard to hollow bodies 1, 2 and lens body 7, and the tests have shown that the favorable conditions of FIGS. 8 to 10 in FIGS. 12 to 14 remain.
The plan shape of the attachment and its parts is preferably round, but it can also be different, for. B.
polygonal, or oval shaped.