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Abgasführung bei einer Feuerungsanlage mit Sturzzugsystem Es ist ein
in sich geschlossenes Warmwasserheizungssystem mit zwischengeschaltetem Gefällespeicher
bekannt, bei dem die Strömungsmengen in Teilströmen von einem Regler gesteuert werden,
der die Temperatur der Heißluft abfühlt, die aus dem Rekuperator dem Kupolofen über
eine Leitung zugeführt wird. Dieses Regelorgan steuert eine Rauchgasklappe, welche
die Strömungsmenge in einem an einem Kanal angeschlossenen waagerechten und senkrechten
Kanal regelt, jedoch ohne Rücksicht auf die zum Schlot strömende Abgasmenge bezüglich
ihrer Abgastemperatur.
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Ferner ist eine Vorrichtung zum selbsttätigen Schließen einer Rauchabzugsklappe
bekannt, mit welcher eine Mindestabgastemperatur sichergestellt werden soll, damit
das Feuer im Ofen oder Kessel nicht ausgeht.
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Die Verluste bei derartigen Feuerungsanlagen entstehen aber in der
Hauptsache nur durch zu hohe Abgastemperaturen, und eine Begrenzung der Abgastemperatur
nach oben hin muß daher die Verluste auf ein Mindestmaß einschränken lassen, wenn
es gelingen sollte, diejenige Abgastemperatur konstant oder nahezu konstant zu halten,
die gerade notwendig ist, um das Abführen der Abgase über den Kamin zu gewährleisten.
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Die Erfindung bringt eine Lösung für das eben erörterte Problem. Demgemäß
betrifft die Erfindung eine Abgasführung bei einer Feuerungsanlage mit Sturzzugsystem,
bestehend aus zwei im Rauchgaskanal wieder vereinigten Teilströmen, von denen beide
allerdings in verschieden starkem Maße an eine Kesselheizfläche Wärme abgeben.
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Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß der aus einem oder
mehreren Schächten bestehende Sturzzug einen oberen und einen unteren Abgassammelraum
verbindet und eine starke Abkühlung des durch ihn geleiteten Teilstromes ermöglicht
und daß eine außerhalb der Feuerungsanlage laufende Ableitung für den aus dem unteren
Abgassammelraurn austretenden, unter den Taupunkt abgekühlten Abgasteil vorgesehen
ist, derart, daß der im Sturzzug unter den Taupunkt abgekühlte Teilstrom durch Unterdruckwirkung
aus dem unteren Abgassammelraum in die obere Abgasleitung hineingesaugt und mit.
dem weniger abgekühlten wärmeren Teilstrom vor dessen Eintritt in den Kamin unter
Abgrenzung der Mischungstemperatur nach oben und nach unten gemischt wird.
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Dadurch wird verhindert, daß der lange Rauchgasweg, welcher durch
den zweiten Teilstrom bedingt ist, längs extrem großen Heizflächen streichen muß,
wodurch die Abgastemperatur auch nach der Kesseldurchwärmung niemals über 100° C
ansteigen kann. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
ist die Abgasführung so gestaltet, daß die Temperatur des aus den heißen und den
stark abgekühlten Abgasen gemischten Rauchgases in der oberen Abgasleitung mittels
eines Thermostaten abgefühlt wird, der zur Einstellung dieser Mischtemperatur auf
einen gewünschten Bereich zwischen einem oberen und einem unteren Grenzwert die
Ableitung des Mischgasanteils der heißen Rauchgase aus dem oberen Abgassammelraum
steuert.
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Zweckmäßiger-weise ist der Thermostat innerhalb des oberen Abgasrohres
an einer geeigneten Stelle zwischen dem Kamin und der Einleitung des stark abgekühlten
Sturzzug-Abgasanteils in dieses obere Abgasrohr angeordnet, wobei der Thermostat
ein vorzugsweise als Klappe ausgebildetes Regulierorgan für den Mischgasanteil der
heißen Rauchgase über ein lagenmäßig einstellbares Bewegungsglied mittels Hebelzug
steuert.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt, welches sich besonders für eine Torf- oder Sägemehlheizung eignet.
Es zeigt Fig. 1 eine Vorderansicht, Fig. 2 eine Draufsicht, Fig. 3 einen Schnitt
nach Linie A-B von Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie C-D von Fig. 1, F.ig.
5 und 6 ein an der einen Abgasleitung angebrachtes Abgasregulierorgan in Seitenansicht
und in Draufsicht,
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie E-F von Fig.
6 und Fig. 8 und 9 Ansichten einer kammartig ausgebildeten Führung für das Abschlußorgan.
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Ein Kesselunterteil ist von einem als Träger ausgebildeten Winkeleisenrahmen
a umfaßt; eine Aschentür mit Luftklappe h ist azn Winkeleisenrahmen a aufgeschraubt.
Am Kesselunterteil a sind ferner zwei Reinigungstürchen c, ein Aschenkastenblech
d sowie im Innern desselben ein Hilfsrost e angeordnet; das untere Abgasrohr
f ist mit dem oberen Abgasrohr p verschweißt; die Seitenwände und der Boden
weisen eine Schamottefütterung g auf. Die Grundplatte lz ist mit vier Rauchabzugslöchern,
einem zentrisch gelegenen Luftloch und mehreren.-kleineren Luftlöchern versehen
und ist auf einem Winkeleisenrahmen a aufgeschraubt oder aufgeschweißt. Das Aschenkastenblech
d wird mit der Grundplatte verschweißt oder verschraubt; während der Innenkessel
i zylindrisch und doppelwandig ausgebildet-und mit Wasser gefüllt ist, ist der Außenkessel
k viereckig und ebenfalls doppelwandig und mit Wasser gefüllt. Der Innenkessel
i wird auf der .Grundplatte h aufgeschweißt oder aufgeschraubt. Zwischen
Innenkessel i und Außenkessel k sind zwei Übergangskanäle L für das
Heizungswasser sowie zwei Verbindungsröhrchen m vorgesehen. Der Außenkessel wird
durch die mit ihm verschweißten Übergangskanäle und Verhindungsröhrchen gehalten
und liegt auf der Schamotteausfütterung n auf; er wird am- besten aus schweißbarem
Stahlblech hergestellt. Ein Isolierungsmantel mit Abdeckblech o ist viereckig ausgebildet
und besteht aus Glaswolle oder Heraklithplätten. Das obere Abgasrohr p durchdringt
die hinteren Wände des Außenkessels k und ist mit diesen zweimal wasserdicht verschweißt.
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Während der Innenkessel i einen Rücklaufstutzen q
und
einen Wasserfüllhahn fh trägt, ist der Außenkessel mit einem Vorlaufstutzen r, Lagerblechen
für den Luftregler s sowie einem dazugehörigen Thermostatfühler versehen.
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Eine Bußeiserne Platte t bildet den Deckel; die Platte ist mittels
Scharnieren u an der hinteren Außenwand des Außenkessels k befestigt und drehbar
gelagert. Der Deckel trägt innen eine Schamotteausfütterung mit einem Abdeckblech
v und außen eine oder mehrere Asbestplatten w sowie eine Heraklithplatte mit einem
Abdeckblech xx. Die Innen- und Außenisolierungsplatten werden durch fünf Schrauben
y an der Bußeisernen Platte t befestigt. Ein Handgriff z ist an der Gußplatte t
aufgeschraubt, die bei geschlossenem Deckel auf der oberen Fläche des Außenkessels
k eben aufliegt.
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Die Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 zeigen den Aufbau des Reglers. Der Thermöstatfühler
1 ist in die am oberen Abgasrohr p aufgeschweißte Mutter 2 eingeschraubt. Die beiden
Lagerbleche 3 und 4 sind am oberen Abgasrohr p aufgeschweißt. Das Reglergestänge
5 ist in den Lagerblechen 3 und 4 drehbar gelagert. Der Stift 6 des Thermostatfühlers
1 wirkt auf ein Hebelblech 7 ein, das am Reglergestänge 5 aufgeschweißt ist. Zwei
Splinte 8 und 9 verhindern eine Verschiebung des Reglergestänges 5 in axialer Richtung.
Ein Rückführungsgewicht 10 ist auf dem zur Reglerachse senkrecht stehenden Teil
des Reglergestänges aufgeschraubt; dadurch kann das Rückführungsdrehmoment durch
Hinein- oder Herausschrauben des Gewichtes eingestellt werden. Der Hebel 11 ist
an dem einen Ende mit dem Reglergestänge 5 verschweißt. Das andere Ende des Hebels
11 ist: durchbohrt und trägt einen Achsstumpf 12. Ein Splint 13 verhindert das Herausfallen
des Achsstumpfes 12 aus der Bohrung des Hebels 11. Ein Kamm 14 ist am Achsstumpf
12 drehbar gelagert. Eine Distanzrolle 15 mit Splint 16 begrenzt den Kamm 14 in
seiner Lagerung, wobei Ausnehmungen im Kamm 14 zur Führung des Stiftes 17 dienen,
der mit einem kurzen Hebel 18 verschweißt ist, welcher wiederum mit einem Federtopf
19 verschweißt ist; es können aber auch Hebel und Topf aus einem Stück gefertigt
sein. Eine gewundene Biegungsfeder 20 überträgt die Bewegungen des kurzen Hebels
18 auf die Klappenachse 21; zu diesem Zweck ist das eine Ende der gewundenen Biegungsfeder
am kurzen Hebel (bzw. am Topf), das andere Ende an der Klappersachse 21 befestigt,
die im oberen Abgasrohr p drehbar gelagert ist und deren beide Lager lediglich durch
zwei Bohrungen im oberen Abgasrohr p gebildet sind.
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Zwei Splinte 22 und 23 verbinden eine Klappe 24 mit der Klappersachse
21. Die Klappe 24 wird durch zwei Stifte 25 und 26 in ihren Endstellungen begrenzt.
Der Kamm 14 kann mit dem Stift 17 in den verschiedenen Ausnehmungen zum Eingriff
gebracht werden; zu diesem Zweck sind die Ausnehmungen am Kamm nach unten erweitert;
der Stift 17 -ist nach oben zu verjüngt (vgl. Fig. 8 und 9).
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Die Regelring findet - folgendermaßen statt: Der Thermostatfühler
1' irr- oberen Abgasrohr p wird bei offenstehender Klappe 24 von den Abgasen in
der Mischungstemperatur umströmt und erwärmt. Durch die Erwärmung wird der Stift
6 des Thermostatfühlers 1 nach außen gedrückt und das Hebelblech 7 entgegen dem
Rückführungsdrehmoment (hervorgerufen durch das Rückführungsgewicht 10) vom Stift
6 mitgenommen. Das Reglergestänge 5 wird dabei um seine Längsachse gedreht. Diese
Drehbewegung maß der Hebel 11 sowie der Achsstumpf 12 mitmachen. Da
der Kamm 14 auf dem Achsstumpf 12 drehbar gelagert ist, wird er vom Achsstumpf 12
entsprechend der Drehbewegung des Hebels 11 nach rechts -mitgenommen (Fig. 7).
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Die Bewegung des Kammes 14 ist mit der Bewegung der Pleuelstange eines
Kurbeltriebes zu vergleichen; der Hebel 11 entspricht dabei der Kurbel und der Achsstumpf
12 dem Kurbelzapfen. Der Stift 17 wird von der Kammäusnehmung ebenfalls mitgenommen;
dabei wird der kurze Hebel 18 und der Federtopf 19 im Uhrzeigersinn gedreht (von
oben gesehen, vgl. Fig. 6). Die gewundene Biegungsfeder 20 überträgt die Drehbewegung
des kurzen Hebels 18 bzw. des Federtopfes 19 auf die Klappersachse 21. Auf Grund
der Befestigung der Klappe 24 durch -die beiden Splinte 22 und 23 an der Klappersachse
21 maß sich die Klappe 24 mit der Klappersachse mitdrehen, d. h., die Klappe 24
verschließt mehr oder weniger (je nach der Größe der Bewegung des Stiftes 6 im Thermostatfühler
1) das obere Abgasrohr p. Das Schließen der Klappe 24 hat zur Folge, daß nun ein
größerer Teil der Rauchgase in den unteren Rauchgassammelraum und von dort durch
das untere Abgasrohr f zum oberen Abgasrohr p strömen maß. Die Mischungstemperatur
der Rauchgase im oberen Abgasrohr p wird daher sofort kleiner. Nimmt man an, daß
die Klappe 24 etwas zti weit geschlossen wurde, dann erfolgt die Rückfüh= rang.
Die Mischungstemperatur im oberen Abgasrohr p ist also kleiner geworden, der Thermöstatfühler
1 kühlt sich ab, der Stift 6 bewegt sich nach innen. Durch das Rückführungsgewicht
10 wird aber das Hebelblech 7 dauernd an den Stift 6 gedrückt; dadurch drehen sich
das Reglergestänge 5 und mit ihm der Hebel 11 zurück; der Kamm 14 wird wieder mitgenommen
und
bewegt sich nach links (Fig. 7) ;der kurze Hebel 18 und der Federtopf 19 drehen
sich ebenfalls zurück, und zwar entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Klappe 24 öffnet
sich, das obere Abgasrohr p wird also nicht mehr so stark verschlossen sein. Auf
diese Weise pendelt der Regler eine mittlere Abgasmischungstemperatur ein.
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Da die Höhe des Kamins in erster Linie eine maßgebliche Größe für
den natürlichen Zug ist, muß die Abgasmischungstemperatur bei einer kleinen Kaminhöhe
höher sein als bei einer großen Kaminhöhe.
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Das spezifische Gewicht der Außenluft ist als konstant vorausgesetzt;
daher muß bei einer kleinen Kaminhöhe das spezifische Gewicht der Rauchgase auch
kleiner sein, damit - der erforderliche Kaminzug erreicht wird. Ein kleineres spezifisches
Gewicht der Rauchgase bedeutet aber eine höhere Temperatur für dieselben.
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Die Einstellung der höheren Mischungstemperatur der Abgase kann am
Regler mit einem Handgriff vorgenommen werden. Es wird der Stift 17 mit einer anderen
Kammausnehmung zum Eingriff gebracht, und zwar muß die wirksame Kammlänge verkürzt
werden. Die wirksame Kammlänge ist der Abstand zwischen Mitte des Achsstumpfes 12
und Mitte des Stiftes 17 (vgl. Fig. 7). Der Kamm wird also hochgehoben, wobei er
eine Drehung um den Achsstumpf 12 macht und der Stift in die gewünschte Kammausnehmung
gesteckt wird. Der Kessel kann auf Grund dieser Einstellmöglichkeit an jeden Kamin
mit einer Mindesthöhe von 5 m angeschlossen werden. Ein einwandfreies Funktionieren
des Kessels ergab sich. schon bei einer Kaminhöhe von etwa 3,5 m, wobei allerdings
die Außenlufttemperatur etwa -5° C betrug.
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Wird also der Stift 17 in die erste Kammausnehmung gesteckt, d. h.
die wirksame Kammlänge so klein als möglich gewählt, dann wird auf Grund der Begrenzung
der Klappe 24 (in der ganz offenen Stellung durch den Stift 25) das Hebelblech 7
vom Stift 6 abgehoben. Die gewundene Biegungsfede.r 20 läßt sich nämlich entgegengesetzt
dem Uhrzeigersinn nicht spannen, da die Feder in der entspannten Lage an der Innenseite
des Federtopfes 19 anliegt. Der Durchmesser der Feder will größer werden, er kann
aber nicht größer werden, weil dies durch die Innenseite des Federtopfes verhindert
wird. Wenn aber das Hebelblech 7 vom Stift 6 abgehoben ist, kann der Stift 6 erst
dann eine Regelung einleiten, wenn er das Hebelblech erreicht hat. Das bedeutet
aber, daß erst bei einer höheren Abgasmischungstemperatur die Klappe 24 das obere
Abgasrohr p zu verschließen beginnt.
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Wird der Stift 17 in die letzte Kammausnehmung gesteckt, die wirksame
Kammlänge also so groß als möglich gewählt, so wird die Klappe 24 schon vor dem
Beginn des Heizvorganges das obere Abgasrohr p teilweise verschließen. Die Mischungstemperatur
wird also schon am Beginn des Heizvorganges niedriger sein als in der Mittelstellung
des Stiftes 17, da mehr Rauchgase gezwungen werden, die gesamten Kesselheizflächen
zu bestreichen. Die weitere Regelung erfolgt wie im vorhergehenden Falle. Bei sehr
großen Kaminhöhen kann jedoch der Fall eintreten, daß der Regelvorgang (die Drehung
der Klappe 24 im Uhrzeigersinn, vgl. Fig. 6) noch nicht beendet ist, wenn die Klappe
24 das obere Abgasrohr p ganz verschlossen hat. Die Klappe 24 wird dann in der ganz
geschlosse= nen Stellung durch den Stift 26 begrenzt, der Kamm 14 aber noch weiter
nach rechts bewegt (Fig. 7). In diesem Falle wird die gewundene Biegungsfeder
20
gespannt. Diese Stellung kann aber nur kurze Zeit bestehenbleiben, denn
die Abgasmischungstemperatur muß bei dieser Klappenstellüngbald zurückgehen. Der
Stift 6 des Thermostatfühlers 1 bewegt sich daher wieder nach innen; durch das Rückführungsdrehmoment,
hervorgerufen durch das Rückführungsgewicht 10, sowie durch die Kraft der
gespannten Biegungsfeder 20 kann sich die Biegurigsfeder 20 wieder entspannen. Bei
einer weiteren Bewegung des Stiftes 6 nach innen wird sodann die Klappe 24 wieder
etwas geöffnet usw.
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Die Mittelstellung des Stiftes 17 (d. h. der Eingriff des Stiftes
in der mittleren Kammausnehmung) entspricht je nach dem Regelbereich des verwendeten
Thermostatfühlers 1 einer Kaminhöhe von 8 bis 12 m.
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Ist der Kesselbrennstoff ausgebrannt und kein Rauchgas mehr vorhanden,
so wird in jedem Falle die eingestellte Ausgangsstellung der Klappe wieder erreicht.
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Um nun einen möglichst gleichmäßigen Abbrand des Kesselbrennstoffes
zu erreichen, ist die Grundplatte h mit kleinen Luftlöchern versehen. Wie bekannt,
verbrennt der Brennstoff von innen nach außen, d. h., der Durchmesser des Brennstoffloches
(vgl. Fig. 3 und 4) wird immer größer. Erreicht der Durchmesser des Brennstoffloches
die ersten kleinen Luftlöcher, so strömt auch durch diese Löcher Frischluft in den
Verbrennungsraum. Diese kleineren Luftlöcher werden von Aschenteilen nicht verstopft,
wie durch Versuche nachgewiesen wurde. Der natürliche Kaminzug genügt nämlich vollauf,
diese kleineren Luftlöcher von Aschenteilen frei zu halten. Durch diese Anordnung
ist es daher möglich, daß die letzten Reste des Brennstoffes im Kessel rasch und
vollkommen verbrennen. Die Rückstände, welche im Versuchskessel nach dem Ausbrand
gewogen wurden, betrugen bei einer reinen Sägemehlheizung nicht mehr als 1,5% vom
Gesamtgewicht des Brennstoffes vor Beginn des Heizvorganges im Kessel. Bei Mischungen
von Sägemehl und Torf sind die Aschenanteile größer, bei reiner Torfheizung betragen
sie bis zu 15%.
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Die obige Beschreibung bezieht sich insbesondere auf das in den Zeichnungen
dargestellte Ausführungsbeispiel; es ist darauf zu verweisen, daß der Erfindungsgegenstand
für alle Brennstoffarten verwendet werden kann und auf keine Kesseltype beschränkt
ist.